said63
منتديات شباب العارب
عدد الرسائل : 4133
العمر : 60
تاريخ التسجيل : 14/02/2007
 |  موضوع: التحكم الآلي والحاكمات المنطقية  السبت يناير 04, 2014 11:12 am | |
|
منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الأول : نظام التحكم
نظام التحكم Control System
مقدمة:
إن تنفيذ أي عملية أو جزء من عملية مثل حركة محرك أو تشغيل عنصر تسخين أو حركة ذراع يستند إلى اسطوانة
هوائية أو ضغط سائل أو غاز في أنبوب يتطلب أداة معينة تقوم بالتنفيذ بشكل يتناسب مع العملية وللتعرف على حالة
تنفيذ العملية ووضعها قبل وأثناء وبعد التنفيذ يستلزم الأمر أجهزة استشعار أو حساسات تنقل الكميات الطبيعية
Physical إلى إشارات كهربية مفهومة نستطيع التعامل معها ولتنفيذ عمل منهجي منظم فإن الأمر يتطلب منا صياغة
لعمليات التحكم في الوظيفة نفسها وهذا يقودنا إلى شكل قياسي لمنظومة التحكم بأشكالها المختلفة
منظومة التحكم المغلقة تبدو كما في الشكل أمامنا مكونة من عناصر يتم تمثيلها بأشكال مختلفة:
العملية Process
العملية مثل تسخين جسم أو حركة محرك أو ضغط سائل أو غاز أو تغيير سرعة محرك إلى غير ذلك من احتياجات
الصناعة أو الحياة اليومية وتوصيف العملية بشكل صحيح سوف يحدد بالتأكيد ذراعيها الفاعل Actuator والحساس
Sensor للتعرف على الوضع الحالي للعملية
وماكينات وخطوط الإنتاج بالمصانع تحتوي على أنواع عديدة من العمليات التي تتطلب السيطرة عليها لتنفيذ عمليات
التصنيع على النحو الأفضل
الفاعلات Actuators
الفاعلات هي عناصر المنظومة التي تقوم بتنفيذ العملية فعليا بتحويل الطاقة الكهربية إلى إحدى صور الطاقة المختلفة
سواء طاقة حركية أو حرارية أو ضوئية أو ضغط أو سريان إلى غير ذلك من أشكال الطاقة وللفاعلات أشكال كثيرة
مثل المحركات الكهربية والسخانات وطلمبات الضغط وغيرها سواء كانت وسائل بسيطة أو معقدة
الحساسات Sensors
وهي العنصرالذي يقوم بمراقبة تنفيذ العملية بقياس الكمية التي يتم التحكم فيها ويحولها إلى شكل كهربي مفهوم بشكل
مباشر أو عن طريق محول إشارة Transducer وهناك لكل العمليات حساسات مختلفة فهناك حساسات للحرارة وهناك
حساسات للضغط وحساسات للسرعة وحساسات للسريان وحساسات مستوى وحساسات للمسافة إلى غير ذلك من
الأشكال المختلفة للتنفيذ وتوجد بشكليها التماثلي والرقمي
فالحساسات التماثلية Analog sensors تعطي إشارة متصلة تأخذ شكلا من الأشكال القياسية والتي قد تكون فولت أو
مللي فولت أو مللي أمبير أو مقاومة أو بشكل آخر من الأشكال المتعارف عليها أما الحساسات الرقمية فتعطي حالة فقط
وفي شكل نقطة توصيل إما مفتوحة وتغلق حال التفعيل NO أو مغلقة وتفتح حال التوصيل NC وفي كل الأحوال تستخدم
الحساسات لإعطائنا موقف تنفيذ العملية طبقا للتصميم
حساس حرارة
حساس ضغط
حساس تقاربي Proximity
حساس حد Limit switch
مولد تاكو للسرعة
حساس مستوى - عوامة
حساس سريان
خلية وزن Load cell
أمثلة لبعض أنواع الحساسات في عالم الصناعة
محولات الإشارة Transducers
تقوم محولات الإشارة كوسيط بين الحساس بنظريته الفيزيائية وبين نظام التحكم الكهربي حيث يقوم بتحويل الإشارة
المحسوسة إلى إشارة كهربية قياسية يمكن استخدامها في أنظمة التحكم وفي معظم الأحيان يكون جزءا من الحساس نفسه
محولات الإشارة A/D Converters
في الأنظمة الرقمية أو التي تتعامل مع إشارات تناظرية Analog تحتاج تلك الأنظمة لتحويل قيمة الإشارة إلى رقم لتتم
عليه العمليات وبالتالي نحتاج إلى تلك المحولات لتعطينا القيمة المناظرة للإشارة لنقوم عليها بالحسابات داخل المنظومة.
محولات الإشارة D/A Converters
كذلك الحال عند الحاجة إلى تحويل قيمة رقمية إلى إشارة كهربية في نظم التحكم فسوف نحتاج إلى هذا النوع من
المحولات
نظام التحكم Control System
نظام التحكم هو الذي يستقبل المدخلات عبر الحساسات ووسائل الإدخال وربطها بشكل حسابي أو منطقي ليعطي
مخرجات معينة تتحكم في شكل أداء الفاعلات لتنفيذ العملية المطلوبة
ويمكن أن يتم تنفيذه بطرق عديدة لكنها كلها لا تخرج عن الحسابات المنطقية والرقمية بأشكالها المختلفة
ولكي ننتقل إلى كيفية تمثيل نظم التحكم العنصر الرئيسي والذي سيكون محور حديثنا في الفترة القادمة نبدأ بالتعرف
على العناصر التي سنستخدمها في بناء منظومات التحكم وتشغيل العمليات المختلفة
أولا : عناصر الحماية
ماذا نحمي وبماذا نحمي؟ سؤال مهم قبل أن نتتقل للحديث التفصيلي عن الحماية فنحن نتحدث عن دوائر كهربية وأحمال
كهربية فلدينا مصدركهربي ووسائل نقل ومنظومات تحكم وأحمال وفي كل من تلك المراحل نجد جزءا من الحماية لابد
أن نعيره الاهتمام
المصدر الكهربي له خصائص تتمثل في فرق الجهد الكهربي Electric voltage وتردد التيار الكهربي المصدر
وترتيب فازات المصدر Phase sequence وتيار الحمل المسموح به Load current والشوشرة على شكل الموجة
الكهربية لمصدر التغذية Noise ومعامل القدرة Power factor
ففرق الجهد الكهربي يلزم الحماية ضد ارتفاعه عن حد معين أو انخفاضه عن حد معين Over/Under voltage
والتردد يجب الحماية ضد ارتفاعه أو انخفاضه بنسبة معينة عن القيمة الطبيعية 05 هرتز مثلا ± 2
وترتيب الفازات يجب أن يكون بالترتيب R ثم S ثم T ويكون ثابتا لنفس المصدر على الدوام
كما يجب أن يكون هناك حماية ضد قصر الدائرة Short Circuit وكذلك الحمل الزائد عن المقنن بالنسبة للدائرة
Overload
كما يجب توفير وسيلة لرفع معامل القدرة Power factor لتكون أكبر من 59.0
ويجب كذلك معالجة الشوشرة خاصة تلك التي يسببها Harmonics بسبب استخدام الأحمال التي تحتوي على ملفات
ومكثفات في نفس الوقت
كل هذه العوامل يتم توفير وسائل حماية للمنظومة وللمصدر
فارتفاع الحمل وقصر الدائرة له أكثر من وسيلة للحماية ضده مثل الفيوزات والقواطع الحرارية والأوفرلود )الحمل
الزائد(
فيوزات
قاطع Circuit breaker
قاطع حراري
حماية أوفرلود
وزيادة أو نقصان فرق الجهد الكهربي يوجد ريلاي للفولت Voltage relay يوفر الحماية ضده حيث يتم ضبطه في
نطاق معين للتشغيل الصحيح
وترتيب الفازات أيضا يوجد ريلاي يسمى Phase sequence relay للحماية ضد اختلاف ترتيب الفازات
كذلك للتردد أيضا ريلاي يضمن التشغيل داخل نطاق معين للتردد
أما حماية معامل القدرة فتتم عن طريق إضافة أحمال سعوية Capacitive load لتعويض فارق معامل القدرة ولها
حساباتها الخاصة ولها أجهزة التحكم الخاصة بها
والشوشرة في حالة تأثيرها على العملية أو خشية التأثير يتم إضافة فلاتر Filters كهربية لامتصاص تلك الشوشرة قبل
الاستخدام
جهاز تحكم في معامل قدرة
أحمال مكثفات معادلة لمعامل القدرة
وحدات فلتر
ثانيا : عناصر التوصيل/الفصل
هناك أشكال عديدة من عناصر التوصيل والفصل منها المفاتيح بأشكالها والريليهات بأشكالها والكونتاكتورات بأشكالها
والحساسات الرقمية بأشكالها وسوف نستعرض معا بعضا من أشكال تلك العناصر وصور تواجدها في عالم الصناعة
المفاتيح
مفاتيح الضغط Push Buttons
هو مفتاح مزود بسوسته حيث عند الضغط عليه يقوم
بالتوصيل وعند تحريره يفصل مرة أخرى وهذا في حالة
نقطة التوصيل حال عدم الضغط مفتوحة Normally open (NO) أما لو كانت نقطة التوصيل حال عدم
الضغط مغلقة Normally closed (NC) فعند الضغط يتم
الفصل وعند تحرير المفتاح يعود للتوصيل مرة أخرى
مفتاح الاختيار Selector switch
وهو مفتاح للاختيار بين أوضاع للتشغيل وضعين أو أكثر
ويمكن أن يكون سوسته فيكون مثل Push button تماما
أو العادي حيث في كل وضع يكون هناك وضع وحيد
للتوصيل أو الفصل من أوضاع التشغيل حسب اختيار نقاط
التوصيل عليه NO أو NC
دواسة القدم Foot/Pedal Switch
وتستخدم في المناطق التي تعمل باستخدام القدم لسهولة
الوصول لها بالقدم أو انشغال اليدين وتعمل بنفس الطريقة
للمفاتيح
مفتاح توقف مفاجئ Emergency stop switch
يستخدم مفتاح التوقف المفاجئ لفصل عمليات التشغيل
تماما في الماكينات كوسيلة ظاهرة سهل الوصول إليها
للمشغل
مفتاح نهاية مشوار Limit switch
يستخدم مفتاح نهاية المشوار في الإحساس بنهاية حركة
معينة حيث يثبت على الجزء الثابت أو الجزء المتحرك
ويقوم بالتفصيل أو الفصل عند الالتقاء
مفتاح ضغط Pressure switch
يستخدم مفتاح الضغط للإحساس بقيمة معينة للضغط
والتوصيل أو الفصل بناء على نقطة التوصيل
مفتاح حراري Thermostatic switch
يستخدم المفتاح الحراري للإحساس بالحرارة والتوصيل أو
الفصل عند درجة حرارة معينة
مفتاح السريان Flow switch
يستخدم حساس السريان للإحساس بسريان مائع
)سائل/غاز( في مكان ما ويقوم بالتوصيل أو الفصل بناء
على حالة السريان
وهناك حالات أخرى عديدة من المفاتيح ترتبط بنوع معين من التأثيرات الميكانيكية أو الطبيعية وتقوم بالتوصيل أو
الفصل بناء على ذلك
الريليهات Relays
الريلاي هو وسيلة كهربية للتحكم في إشارة كهربية عن طريق إشارة كهربية أخرى مع العزل الكامل بين الإشارتين
حيث يتم توصيل الإشارة الحاكمة على ملف الريلاي وتوصيل الإشارة المتحكم فيها عن طريق نقطة توصيل للتوصيل
أو الفصل
يعمل الريلاي بتوصيل جهد التشغيل
على ملف التشغيل وبناء عليه يتم
التوصيل أو الفصل بين نقاط التوصيل
شكل من أشكال الريليهات المستخدمة
على نطاق واسع في عالم التحكم الآلي
شكل من أشكال الريليهات التي يتم
تثبيتها على الكروت الإلكترونية
وهناك أنواع أخرى من الريليهات مرتبطة بوظيفة معينة مثل ريلاي مؤقت وريلاي تيار وريلاي مستوى وغيرها حسب
الوظيفة المرتبط بها تماما مثل الحساسات حيث يقوم بالتوصيل بناء على شرط معين مرتبط بشئ فيزيائي
ريلاي مؤقت Timer Relay
يستخدم للتوصيل أو الفصل بناء على
شرط مرتبط بالوقت سواء تأخير
توصيل أو تأخير فصل أو توليد
نبضات على فترات قابلة للضبط
ريلاي تيار RelayCurrent
يستخدم حيث يتم ضبطه على تيار
حمل معين ولو كان أقل منه يفصل أو
يوصل نقطة تستخدم في دوائر التحكم
ريلاي حالة صلبة Solid State Relay
يستخدم للتوصيل والفصل في الحالات
التي تستدعي تردد توصيل وفصل
عالي
ريلاي مستوى Level Relay
ويستخدم للتحكم في مستوى سائل بناء
على توصيل طرف إحساس بالسائل
أو أكثر وبناء على ذلك يقوم بتوصيل
أو فصل نقطة توصيل
ريلاي عداد Counter Relay
ويستخدم للقيام بعمليات العد
والتوصيل أو الفصل بناء على شرط
الوصول إلى عدد معين للعداد
ريلاي فولت Voltage Relay
ويستخدم للتوصيل أو الفصل بناء على
مقارنة قيمة معينة سواء فوق أو تحت
تلك القيمة أو نطاق بين قيمتين
الكونتاكتورات Contactors
بينما تستخدم الريليهات في عمليات التحكم والإشارات الضعيفة بينما الكونتاكتور والذي يماثل تماما الريلاي في تشغيله
إلا أنه يستخدم بجانب عمليات التحكم في توصيل القدرات الكهربية الكبيرة للأجهزة المختلفة منها أيضا أنواع
كونتاكتور عادي Contactor
ويتكون من ملف تشغيل يتم توصيفه بجهد التشغيل
الكهربي ونقاط توصيل أساسية لتوصيل القدرة الكهربية
إضافة إلى نقاط مساعدة تستخدم في التحكم
كونتاكتور زئبق Mercury Contactor
وهو يماثل الكونتاكتور العادي في الملف إلا أن التوصيل
يكون عن طريق موصل زئبقي ويستخدم في الحالات التي
تستدعي توصيل وفصل سريع مثل دوائر السخانات
وتستخدم منظومات التحكم العادية والبسيطة في معظمها مكونات بسيطة من تلك التي ذكرناها سواء مفاتيح أو ريليهات
أو كونتاكتورات بالإضافة إلى عناصر الحماية التي ذكرناها سابقا
ويفضل دائما الفصل والعزل بين دوائر القدرة الكهربية ودوائر التحكم وحمايتها كذلك وإن أمكن أن نفصلها أيضا في
المكان يكون أفضل
ويمكن تنفيذ عملية الفصل والعزل في دوائر التحكم البسيطة عن طريق المحولات والتي تستخدم لفصل دوائر الملف
الثانوي عن دوائر الملف الابتدائي ومن الأفضل في حالة استخدام دائرة تحكم بجهد كهربي 235 فولت أن يتم استخدام
محول لتغذية دوائر التحكم 235 فولت بدلا من استخدام L,N من المصدر الرئيسي وفي مثل تلك الحالة يؤمن تماما في
حالات الشورت مع الأرضي حدوث تلف في عناصر دائرة التحكم
هذا وسوف نكمل باقي عناصر منظومة التحكم في الأجزاء التالية إن شاء الله__
منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الثاني : نظرة سريعة على المحركات الكهربية
Hassan el shahat
المحركات الكهربية Electric Motors
المحركات الكهربية هي أحد أهم العناصر في عالم الصناعة بل ربما في الحياة العملية اليوم بما تمثله من أدوار كثيرة في
معظم الماكينات والأدوات المستخدمة في الحياة اليومية وهي العنصر الفاعل الأهم Actuator من عناصر منظومة
التحكم الآلي السبعة ) العملية Process - نظام التحكم Control system – الحساسات Sensors – المحولات
Transducers - الفاعلات Actuators – المحولات الرقمية التناظرية D/A Converters - المحولات التناظرية
الرقمية A/D Converters ( فالمحركات أحد الفاعلات Actuators والتي تقوم بأداء معظم أشكال الحركة بأنواعها
الطولية والدورانية والترددية بإمكانياته الهائلة.
وللمحرك باعتبار التغذية الكهربية إليه فرعان رئيسيان هما محركات التيار المتردد AC Motors ومحركات التيار
المستمر DC Motors
أولا : محركات التيار المتردد AC Motors
لو تحدثنا عن كل فرع منها على حده فسوف نبدأ بمحركات التيار المتردد AC Motors حيث تنقسم أيضا باعتبار عدد
فازات التغذية إلى أحادي الفاز Single phase motor وثلاثي الفاز Three phase motor ولم ندخل في عملنا
كثيرا في تفاصيل تكوين المحرك إذ نبحث هنا عن عمليات التحكم في المحرك أكثر من مهمة البحث عن أشكاله
وأصنافه وأكثر ما يوجد في عالم الصناعة حاليا تحت مسمى محرك حثي Induction Motor وأكثر المحركات
انتشارا في عالم الصناعة هي محركات ذات القفص السنجابي.
وحسب مواصفات وخصائص المحركات يمكن تنفيذ العديد من عمليات التحكم فيها لتنفيذ العديد من العمليات الصناعية
ومنها العمليات الآتية :
- التشغيل والإيقاف
- عكس اتجاه الدوران
- التحكم في سرعة الدوران
- التحكم في عزم الدوران
وهذا كما ذكرنا طبقا لخصائص ومواصفات المحرك
- فبتوصيل القدرة الكهربية للمحرك يتم التشغيل وبفصلها يتم الإيقاف
- ويتغيير ترتيب فازات المحرك الثلاثي يمكن عكس اتجاه الحركة وبعكس أطراف ملفات التقويم في المحركات
الأحادية ذات ملفات التقويم يمكن عكس اتجاه الدوران
- وبتغيير التردد يمكن تغيير سرعة دوران المحرك
- وبتغيير فرق الجهد والتيار الكهربي يمكن التحكم في عزم الدوران للمحرك
أمثلة على التحكم في تشغيل محركات التيار المتردد )تشغيل/إيقاف/عكس اتجاه الحركة( :
: مثال 1
تشغيل وإيقاف محرك باستخدام مفتاح
واحد من النوع ON/OFF Selector
وكونتاكتور لتوصيل القدرة الكهربية
وحماية أوفرلود للحماية من ارتفاع تيار
الحمل
: مثال 2
تشغيل وإيقاف محرك باستخدام عدد 2
مفتاح Push Button الأول للتشغيل
وتكون النقطة فيه NO والآخر للإيقاف
وتكون النقطة فيه NC مع كونتاكتور
مناسب للحمل الكهربي وحماية أوفرلود
ضد ارتفاع تيار الحمل
: مثال 3
تشغيل وإيقاف محرك بنظام
ستار/دلتا باستخدام عدد 2 مفتاح
Push Button تشغيل/إيقاف
وعدد 1 تايمر للانتقال من ستار
إلى دلتا وعدد 3 كونتاكتور 1
عام وآخر للتشغيل ستار وآخر
للتشغيل دلتا مع حماية أوفرلود
: مثال 4
تشغيل وإيقاف محرك يعمل في
اتجاهين بثلاثة مفاتيح Push Button أحدها تشغيل أمامي وآخر
تشغيل خلفي وآخر للإيقاف مع
مفتاحي حد أمامي وخلفي Limit Switch لفصل الحركة باستخدام عدد
2 كونتاكتور أحدهما للاتجاه الأمامي
والآخر للاتجاه الخلفي مع حماية لعدم
التداخل في التشغيل بينهما وحماية
أوفرلود للمحرك
: مثال 5
تشغيل وإيقاف محرك يعمل بنظام
تشغيل/إيقاف باستخدام عدد 2
مفتاح Push Button ويعمل
المحرك في اتجاهين ويعكس
الاتجاه بشكل آلي ومستمر
باستخدام عدد 2 مفتاح حد أحدهما
للاتجاه الأمامي والآخر للاتجاه
الخلفي مع اختيار أحد الاتجاهين
بشكل افتراضي ودائم يبدأ فيه
المحرك بمجرد التشغيل باستخدام
عدد 2 ريلاي وعدد 2 كونتاكتور
أما عن التحكم في سرعة وعزم دوران محرك التيار المتردد فيتم باستخدام مغير سرعة Inverter حيث يمكن تغيير
التردد والتحكم في تيار الحمل الأقصى للمحرك وبالتالي يمكن التحكم في السرعة والعزم
ومغير السرعة Frequency Inverter هو جهاز يستقبل القدرة الكهربية إما في شكل أحادي الفاز أو ثلاثي الفاز
ويقوم بتوحيدها أولا عن طريق موحد داخلي Rectifier ثم يقوم بعد ذلك بتحويل القدرة المستمرة التي تم توحيدها إلى
قدرة مترددة ثلاثية الفاز ولكن شكل الموجة يكون مربع Square wave وليس موجة جيبية Sin wave حيث يمكن
التحكم في كل من قيمة الجهد RMS Value والتردد Hz وتيار الحمل الأقصى المسموح به Maximum current ولا
يتجاوزه المحرك بأي حال
ولكي تتم هذه العملية فلابد من توافر متطلبات محددة كحد أدني ليكون مغير السرعة قادرا على تنفيذ المتطلبات بالإضافة
إلى وحدة إنتاج القدرة الكهربية التي سبق توضيحها في الفقرة السابقة وهذه المتطلبات تتلخص في الآتي :
- مدخلات رقمية تسمح بالتحكم في تشغيل/إيقاف/عكس اتجاه قدرة تشغيل المحرك
- مخرجات رقمية تسمح بمراقبة تشغيل المحرك مثل الجاهزية Ready والتشغيل Run والسرعة صفر Zero Speed والخطأ إن وجد Fault/Error
- مدخلات تناظرية Analog inputs تسمح بتحديد السرعة المطلوبة وتيار الحمل المطوب وقراءة السرعة
الفعلية Actual value
- مخرجات تناظرية Analog outputs تسمح بمراقبة وضع التشغيل الحالي للسرعة والتيار Actual current and speed
- إمكانية ضبط بيانات المحرك وبيانات التشغيل وغيرها عن طريق مجموعة من البيانات الحاكمة والمراقبة
للتشغيل Parameters والتي من خلالها يمكن ضبط تشغيل مغير السرعة
- وحدة مراقبة للتشغيل والأعطال حيث يمكن التعرف على كل بيانات التشغيل من خلال شاشة رسائل أو لمبات
بيان لتحديد تلك البيانات الضرورية اللازمة للتشغيل
مثال على توصيلات مغير سرعة
إن توفرت تلك المتطلبات فإننا وبكل بساطة يمكن أن نعتمد على الوحدة في التشغيل بالإضافة إلى عمليات تحكم إضافية
يتطلبها الأمر حسب تطبيقات خاصة يمكن أن تتواجد في مغيرات السرعة والتي توفرها معظم الشركات حاليا حيث
تعطي تلك الشركات عمليات تحكم أو تطبيقات جاهزة يمكن استخدامها بشكل مباشر في مغير السرعة مثل :
- التشغيل المعتاد مع التحكم في السرعة )تشغيل/إيقاف/عكس اتجاه حركة( Speed Control
- التحكم في العزم Torque/Current Control
- منظومة PID – PID Control
- السرعات الثابتة Fixed Speeds
- الزيادة/النقصان في السرعة Increment/Decrement
- التشغيل عبر وسائل الاتصال Communication
ومن المهم جدا أن نعتني بإدخال بيانات المحرك لمغير السرعة حتى نضمن تشغيلا أفضل للمحرك ، كذلك إدخال بيانات
مصدر الجهد والتي تضمن حماية للجهاز ومراقبة جيدة للتشغيل.
وحسب التطبيق المطلوب لنا تنفيذه يتم البحث أولا في إمكانيات مغير السرعة وهل يوفي متطلباتنا أم لا وهل التطبيق
ضمن التطبيقات الافتراضية به أم لا فإن كان ضمنها فمن الأفضل أن نبدأ بالموجود ثم نقوم بضبط البيانات لتعطي ما
نريد وإلا قمنا بضبط الأقرب حسب متطلباتنا لنحصل في النهاية على التشغيل الأمثل للمحرك المطلوب تشغيله.
وقد تختلف بعض المسميات بين الشركات لكن في النهاية نبحث عن المعنى الذي نريده ومن خلال الكتالوجات وهناك
العديد من الشركات التي لها وحدات مغيرات سرعة في السوق لهما سمعتها الطيبة مثل سيمنس وألن برادلي وباركر
وإيه بي بي وشنايدر وميتسوبيشي وإل جي وياسكاوا وتوشيبا وهيتاشي ودلتا وغيرها ويفضل الاطلاع جيدا على
الكتالوج الخاص بالاستخدام قبل الشروع في الاستخدام وفهم العملية الصناعية جيدا والتوفيق بينها وبين إمكانيات مغير
السرعة المطلوب تشغيله
وبهذا نكون قد تحكمنا في الخصائص التي ذكرناها عن المحرك )التشغيل/الإيقاف/عكس الحركة( ثم السرعة وعزم
الدوران
ثانيا : محركات التيار المستمر DC Motors
يتكون محرك التيار المستمر من عنصرين رئيسيين يتم
التحكم في المحرك عن طريق التحكم فيهما وهما
العضو الثابت والذي يشمل ملفات الفيلد وجزء من
ملفات الأرميتشر والتي توجد غالبيتها في العضو الدوار
كما توجد الفرش الكربونية والتي تقوم بعملية نقل القدرة
الكهربية للعضو الدوار عبر قطاعات التوحيد كما توجد
مروحة تبريد ولقياس السرعة يستخدم جهاز تاكو ميتر
أو إنكودر حسب الاحتياج.
ومحرك التيار المستمر له جزءان من التغذية الكهربية الأول خاص بملفات الفيلد والثاني خاص بملفات الأرميتشر
وتغذية الفيلد غالبا ما تكون قليلة القدرة في المحركات الصغيرة حيث لا يتجاوز استهلاكها أو قدرتها 5.0 كيلو فولت
أمبير وربما أقل ويزيد هذا في المحركات الكبيرة ليصل تيار الحمل إلى 25 أمبير في بعضها.
أما في ملفات الأرميتشر فهي التي يتم على أساسها احتساب قدرة المحرك ويختلف جهد التشغيل وتيار الحمل بناء على
قدرة المحرك وتقاس قدرة المحرك بحاصل ضرب جهد التشغيل الأقصى في تيار الحمل الأقصى للمحرك.
وعن طريق التحكم في كل من جهد وتيار الحمل في ملفات الفيلد والأرميتشر يمكن التحكم في تشغيل المحرك كالآتي :
- يمكن التشغيل والإيقاف بتوصيل أو فصل القدرة الكهربية
- يمكن عكس اتجاه الحركة عن طريق عكس أي من الملفات الفيلد أو الأرميتشر
- يمكن التحكم في سرعة الحركة عن طريق قيمة فرق الجهد على ملفات الفيلد أو الأرميتشر
- يمكن التحكم في العزم عن طريق التحكم في فرق الجهد وتيار الحمل المسموح به على كل من ملفات الفيلد أو
الأرميتشر
ويمكن أن يتم الشتغيل على سرعة ثابتة مثلما هو الحال مثلا في محرك مساحة زجاج السيارة حيث يتم التغذية بفولت
22 فولت ويتم التوصيل أو الفصل ويمكن عكس الاتجاه عن طريق عكس قطبية الملفات كما ذكرنا.
أما في حالة التغيير في جهد التغذية لكل من الفيلد أو الأرميتشر فيلزمنا هنا جهاز لتوحيد القدرة الكهربية ويمكن التحكم
فيه حسب المطلوب وهو ما يطلق عليه DC Drive أو مغير سرعة تيار مستمر حيث يعتمد تماما على وحدات ثيرستور
يتم توحيد القدرة الكهربية والتحكم فيها عن طريق التحكم في زاوية الإشعال للثيرستور
ومن المهم جدا أن نعلم المعلومات الآتية عن محركات التيار المستمر :
- تتناسب سرعة المحرك طرديا مع فرق الجهد على ملفات الأرميتشر
- نحصل على أقصى قدرة من المحرك وبالتالي أقصى عزم عند أقصى سرعة للمحرك
- زيادة المجال الكهربي الناتج عن ملفات الفيلد يؤدي إلى زيادة عزم الدوران ويكون الحد الأقصى للمحرك عند
الحد الأقصى لتغذية ملفات الفيلد والأرميتشر
وبالتالي فإن أي درايف أو مغير سرعة لمحرك تيار مستمر سوف نجد به منظومة للتحكم في الفيلد وأخرى للتحكم في
الأرميتشر وفي أحيان كثيرة يلجأ الكثيرون لتثبيت تغذية الفيلد إلا أن هذا لا ينفي أنه يمكن عن طريق التحكم في تغذية
ملفات الفيلد زيادة عمليات التحكم في محرك التيار المستمر.
ولا يختلف الحال بالنسبة لمغير السرعة التيار المستمر عن التيار المتردد في الحد الأدنى للإمكانيات المتوقعة فيه والتي
ذكرناها في معرض حديثنا عن مغيرات السرعة التيار المتردد.
ثالثا : المحركات ذات المغناطيس الدائم )بدون ملفات فيلد( – المحركات السيرفو :
النوع الثالث من المحركات وهي التي تستبدل ملفات الفيلد بمغناطيس دائم يعطي مجالا بديلا عن ذلك الذي تعطيه
الملفات الكهربية وهو موجود أيضا بقسميه ذات التيار المتردد وذات التيار المستمر وله مميزات كبيرة عن المحركات
العادية حيث التحكم العالي في السرعة ودقة الانتقال بين السرعات والوصول إلى سرعات عالية مقارنة بالمحركات
العادية كما يمكن عكس الحركة ببساطة وبسرعة كبيرة في وقت قصير جدا كما أن الحجم مضغوط جدا مقارنة بالمحرك
العادي إضافة إلى أن عزم الدوران لنفس القدرة الكهربية أكبر وأكثر ثباتا.
وتنتج الشركات أجهزة مغيرات سرعة تتعامل مع المحركات السيرفو الخاصة بها ومعها وسيلة قراءة السرعة الفعلية
عبارة عن إنكودر Encoder أو تاكو Tacho-generator حيث يكون هناك توافق تام بين المحرك ومغير السرعة.
وتبعا لنوع المحرك إن كان تيار متردد أو تيار مستمر يكون نوع مغير السرعة كما سبق ويخضع لنفس المقاييس غير
أن بيانات التشغيل قد تكون أقل في مغيرات السرعة السيرفو من مغيرات السرعة العادية.
وما قلناه عن الحد الأدنى للمتطلبات في مغير السرعة العادي ينطبق تماما على مغير السرعة السيرفو.
ونحتاج لمحركات السيرفو في التطبيقات التي تتطلب تغير سريع في السرعة أو عكس سريع للسرعة أو سرعات عالية
ودقيقة في نفس الوقت وكذلك التطبيقات التي تطلب عزم أعلى وحجم أقل.
إلا أن من عيوبه ارتفاع السعر مقارنة بالمحركات العادية وكذلك صعوبة عمليات الصيانة مقارنة بالمحركات العادية بل
إن بعض المحركات لا يمكن إصلاحها نهائيا عند حدوث أي مشكلة بها.
رابعا : محركات الخطوة Step Motors :
وهي من أنواع المحركات السيرفو غير أنها تتميز بميزة أخرى وهي التحرك بزواية محددة ودقيقة جدا وتصل إلى
أجزاء من الثانية في الحركة الواحدة حسب دقة حركة المحرك والذي يعمل معه مغير سرعة من نفس النوع Step drive حيث يكون الخرج من درايف الخطوة في شكل نبضات قدرة كهربية كل نبضة يتحرك بها المحرك حركة ثابتة
تعادل جزء من دقة المحرك والتي يمكن أن تصل في بعض المحركات أن يتحرك الدورة الواحدة ) 2ط( في 15555
خطوة وهي دقة عالية جدا يتطلب العمل بها في الماكينات التي تحتاج لمثل تلك الدقة مثل ماكينات CNC والروبوت
وغيرها.
ويختلف التشغيل هنا في أن مغير السرعة يتطلب نبضات Pulse Train بالإضافة إلى إشارة التشغيل حيث مع وجود
الاثنان يتحرك بحركة واحدة
وهو يعطي من الدقة العالية في الحركة الموضعية ما لا يمكن لغيره أن يعطيه
أنواع أجهزة قراءة السرعة الفعلية للمحركات Speed feedback devices :
التاكو generator-Tacho
وهو جهاز يعطي الخرج منه في شكل جهد كهربي مستمر
أو متردد يتناسب مع السرعة الدورانية والأشهر منه التيار
المستمر ويكون الخرج منه منسوبا لكل 1555 لفة مثلا
25 فولت/ 1555 لفة أو 5.52 فولت/لفة بالإضافة إلى
أقصى عدد ممكن من اللفات يمكن أن يعمل به الجهاز ومنه
أشكال كثيرة سواء لها عمود محور يتحرك مع المحرك أو
مجوف Hollow shaft
الانكودر Encoders
وهي أجهزة تعتمد على إنتاج نبضات Pulse عند دورانها
اعتمادا على قرص دوار يمر أمام حساس ضوئي مثل
المبين بالشكل ومنها نوعان الأول يسمى Absolute encoder حيث يكون هناك كود لكل زاوية من زوايا
الدوران ويكون بها قرص مثل الذي إلى اليمين والذي
يعطي كود مكون من 8 خانات أما النوع الآخر وهو
Incremental ويعطي نبضات Pulse train على قناتين
A,B بفارق زمني 05 درجة وعلى Z يعطي نبضة لموضع
البداية في كل مرة ويمكن أن يعطي ثلاث قنوات وعكسها
أو قناتين فقط أو قناة واحدة وعكسها.
Resolver
وهو جهاز يستخدم في تحديد زاوية الدوران ويعطي إشارة
تناظرية وليس كود رقمي حيث يعطي ثلاث إشارات
لتحديد الزاوية كما في الصورة المقابلة ويستخدم في حالات
التحكم في الوضع Position control مثلما هو الحال مع
Absolute encoder
وهذه الأجهزة والتي تعطي صورة عن السرعة الفعلية أو وضع زاوية الدوران للمحرك تساعد في الوصول إلى الشكل
الأمثل أو الأفضل للأداء المطلوب من مغير السرعة والمحرك العامل معه.
بهذا نكون قد ألقينا الضوء على المحركات الكهربية بأشكالها المختلفة والعوامل التي يمكن أن نتحكم فيها في المحركات
والأجهزة اللازمة لتنفيذ مهام التحكم خاصة مغيرات السرعة وكيفية قياس السرعة الفعلية للمحركات.
منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الثالث : عمليات التحكم
Hassan el shahat
صياغة منظومة التحكم
بعد أن تعرفنا على بعضا من عناصر منظومة التحكم في العمليات الصناعية المختلفة فإن يتحتم علينا أن نربط بين تلك
العمليات بشكل ما لتؤدي ما نريده منها وهناك أشكال كثيرة للتفكير في صياغة منظومة التحكم المناسبة وكلها حسب
كلامنا السابق تأخذ صورتين إما صورة رقمية Digital أو صورة تناظرية Analog
ففي الصورة الرقمية تخضع العملية تماما لعلاقات الجبر الثنائي Boolean algebra المعروفة حيث تتمثل الحالات
1,0 في شكل نقطة التوصيل التي يمثلها الريلاي أو الكونتاكتور بكل أشكالهما ويمثل ملف الريلاي أو الكونتاكتور أو
اللمبة أو الصمام مكان تخزين النتيجة التي نريدها تماما
وبالتالي يمكننا أولا التعبير عن الحالة في صورة نقطة مفتوحة NO أو نقطة مغلقة NC
- تخزين نتيجة العمليات )في شكل ملف ريلاي(
- نقطة مفتوحة )تمثل الحالة 0 حالة التفعيل(
- نقطة مغلقة )تمثل الحالة 1 أو المعكوس حالة التفعيل(
وتنطبق قواعد الجبر الثنائي تماما فالتوصيل على التوالي يعطي العلاقة AND والتوصيل على التوالي يعطي العلاقة OR
والنقطة NC هي المقابل للنقطة NO والعكس صحيح
التوصيل على التوالي AND
التوصيل على التوازي OR
التوصيل على التوالي NAND
التوصيل على التوالي NOR
التوصيل بشرط أن يتحقق الشرطان لتحقيق الخرج
التوصيل بشرط أن يختلف الشرطان لتحقيق الخرج
ويمكن الخلط بين العمليات وبعضها بشرط أن تعطي العملية النتيجة المطلوبة ويمكن تكوين العمليات عن طريق صياغة
جدول الحقائق Truth table حيث يعطي النتائج المحتملة بناء على حالة المدخلات ومنه يمكن صياغة العمليات.
هناك طريقة أخرى لصياغة عمليات التحكم الرقمي وهي طريقة الحالة أو التحكم بالحالة State Control حيث يتم
تحديد حالات للعملية ويكون الانتقال بينها عبر شروط يجب تحقيقها في كل حالة ليتم الانتقال إلى حالة أخرى.
مثلا محرك يعمل في اتجاهين يكون له ثلاث حالات وهي )التوقف – العمل الأمامي – العمل الخلفي( وهناك شروط
فمثلا يتم الانتقال من التوقف إلى العمل الأمامي عند الضغط على مفتاح العمل الأمامي بشرط عدم الضغط على التشغيل
الخلفي أو الضغط على التوقف ويستمر العمل على هذا واستمرارا لحالة التشغيل الأمامي ، وحالة التشغيل الخلفي أيضا
يتم الانتقال من التوقف إلى العمل الخلفي عند الضغط على مفتاح العمل الخلفي بشرط عدم الضغط على التشغيل الأمامي
أو الضغط على التوقف ويستمر العمل على هذا واستمرارا لحالة التشغيل الخلفي ، أما حالة التوقف فيتم الوصول إليها
من حالة التشغيل الأمامي أو الخلفي إن ضغطنا على التوقف أو حد خطأ أوفرلود أو وصل المحرك إلى نقطة مفتاح الحد
Limit switch الخاص بنهاية منطقة التشغيل الأمامي أو وصل المحرك إلى نقطة مفتاح الحد Limit switch الخاص
بنهاية منطقة التشغيل الخلفي ولا ينتقل التشغيل من التشغيل الأمامي إلى الخلفي أو العكس أبدا.
وتصميم عمليات التحكم باستخدام مخطط الحالة من الطرق المفيدة جدا في عمليات تصميم دوائر الماكينات خاصة تلك
التي تعتمد على تتابع تنفيذ خطوات معينة حيث يكون الوصول إلى خطوة معينة مرتبطا بالحالة السابقة لها ويكون شرطا
في الحالة التالية لها مع الشروط الأخرى الواجب توافرها للانتقال بين الحالات وبعضها بالصعود والهبوط.
وكل أنواع الريليهات سواء تايمر مؤقت أو عداد أو منظم عمل Process يمكن في النهاية ترجمة عمله إلى نقطة
توصيل إما مغلقة NC أو مفتوحة NO وبالتالي يمكن تنفيذ الجزء الرقمي منها بعمليات الجبر الثنائي مثل ما سبق وفي
الحالات المعقدة يمكن الاعتماد على التحكم باستخدام الحالة State control كما ذكرنا في الجزء السابق.
أما على مستوى الصورة التناظرية فهناك أشكال من التحكم منها التحكم المفتوح Open loop control حيث يتم تحديد
قيمة للتشغيل دون الاعتماد على قياس نتيجة الأداء للوصول إلى نتيجة وبالتالي فوسائل القياس لا تكون موجودة في حين
يجب توفر منظومة لتحويل الإشارة التناظرية إلى "فعل" عن طريق جهاز تحكم مناسب أو أداة تنفيذ مناسبة.
وأنظمة التحكم المغلق لها طرق كثيرة لتنفيذها منها :
- التحكم عن طريق الفرق في القيمة Differential حيث يتم تحديد قيمة صغرى وقيمة كبرى حيث يتم التشغيل
عند القيمة الصغرى والإيقاف عن القيمة الكبرى
- التحكم عن طريق مكبر PID حيث يتم قياس الخطأ بين قيمة الضبط والقيمة الفعلية وحسب حساسية الخطأ يتم
التصرف بثلاث طرق متوازية أو متتالية أحدها تكبير والأخرى تفاضلية والثالثة تكاملية ويوجد من منظومات
PID أشكال كثيرة سواء في شكل كروت إلكترونية أو في شكل برامج حاسبات أو حاكمات.
- التحكم التقاربي حيث يتم التشغيل بقياس الفرق بين قيمة الضبط والقيمة الفعلية وكلما زاد الخطأ زادت سرعة
استجابة النظام للعمل وكلما صغر الخطأ كانت نسبة الاستجابة أبطأ إلى أن يصل إلى أقل معدل مسموح به
وعندها يتوقف النظام عن الاستجابة أويصل إلى مرحلة الثبات في التشغيل وهو ما يمكن أن يسمى Fuzzy control ويمكن استخدامه في العمليات التي لا يمكن صياغة علاقة رياضية لربط مكوناتها معا.
أمثلة على منظومات التحكم المغلق Closed Loop Control System
- منظومة تحكم في درجة الحرارة Temperature controller باستخدام PID
o عناصر المنظومة )جهاز تحكم في الحرارة – حساس ثرموكابل – SSR – سخان – حماية(
o الرسم الكهربي للدائرة
o ماذا نضبط في جهاز التحكم
- منظومة التحكم في مستوى سائل باستخدام فارق المستوى Differential controller
o عناصر المنظومة )جهاز تحكم في المستوى – عوامة حد أقصى – عوامة حد أدنى – كونتاكتور –
مفتاح تشغيل/إيقاف – حماية(
o الرسم الكهربي للدائرة
o ماذا نضبط في جهاز تحكم المستوى
- منظومة التحكم في سرعة موتور مع دانسر )من 1 وحتى 01 فولت( باستخدام مغير سرعة Inverter
o عناصر المنظومة )مغير سرعة – موتور – منظومة تشغيل/إيقاف – قيمة لضبط السرعة الخطية –
دانسر – حماية(
o الرسم الكهربي للدائرة
o ماذا نضبط في جهاز مغير السرعة والدانسر
دائرة سخان مع ثرموكبل وريلاي SSR مع حماية فيوز أو قاطع
مكونات الدائرة
- مصدر التغذية L,N
- جهاز التحكم في
الحرارة
- ريلاي SSR
- حساس ثرموكبل
- حماية فيوز أو قاطع
- سخان
•ما هي البيانات الواجب ضبطها في جهاز التحكم في الحرارة للحصول على أداء سليم ؟
دائرة تحكم في مستوى سائل باستخدام جهاز تحكم في المستوى Level Controller مع عدد 2 عوامة وكونتاكتور
لتشغيل طلمبة لملئ الخزان مع حماية أوفرلود أو فيوز ثلاثي
مكونات الدائرة
- جهاز تحكم في
المستوى
- حساس حد أعلى
للمستوى
- حساس حد أقصى
للمستوى
- موتور طلمبة
- كونتاكتور للتشغيل
- حماية أوفرلود
•ما هي البيانات الواجب ضبطها في جهاز التحكم في المستوى للحصول على أداء سليم ؟
دائرة تشغيل محرك مع مغير سرعة مع دانسر للحصول على Feedback لتصحيح السرعة
مكونات الدائرة
- مغير سرعة
- موتور
- دانسر
- كونتاكتور توصيل
- حماية أوفرلود
- مصدر للسرعة
•ما هي البيانات الواجب ضبطها في جهاز مغير السرعة للحصول على أداء سليم مع تشغيل الدانسر ؟__
منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الرابع : أمثلة على عمليات التحكم
Hassan el shahat
أمثلة على عمليات التحكم Control Examples
: مثال- 1
منظومة طباعة على جزء حيث تتكون
المنظومة من موتور يتحرك باستمرار مع
التشغيل وعند دفع القطعة يدويا حتى تصل
إلى الحساس S يتم نزول البستم C1 عن
طريق الصمام 14M ليضع العلامة فوق
القطعة فيتحرك إلى موضع الحساس L11 ثم
يتحرك إلى الموضع L10 فيقوم البستم C2
بدفع القطعة من الموضع L20 إلى الموضع
L21 عن طريق الصمام 12M ثم يعود إلى
الموضع L20 ثم تبدأ الدورة الجديدة
مكونات الدائرة :
- موتور M يعمل مع تشغيل الماكينة
ويقف معها
- تشغيل وإيقاف بمفتاحين
Start/Stop مع حماية أوفرلود
للموتور
- حساس S حيث موضع الطباعة
- بستم C1 يعمل عن طريق الصمام
V1 وعليه حساسان L11 للحد
الأسف للحركة و L10 للحد الأعلى
للحركة
- بستم C2 يعمل عن طريق الصمام
V2 وعليه حساسان L21 للحد
الأمامي و L20 للحد الخلفي للحركة
- الريلاي K يعطي إشارة لجاهزية
الماكينة لاستقبال قطعة جديدة
: مثال- 2
عربة تتحرك عن طريق بستم C2 بين خزانين
حيث تبدأ الحركة من الخزان الأول حيث الوضع
الأولي للحركة عند البدء أن تكون العربة أمام
الحساس L21 وأن تكون العربة لأعلى أمام
الحساس L10 وعند التشغيل يبدأ البستم C1 بالنزول
حتى يغمس الجزء في الحوض الأول حتى الحساس
L11 وبمجرد النزول يتم الرفع مرة أخرى حتى
يصل للحساس L10 ثم تتحرك العربة عن طريق
البستم C2 حتى تصل للحساس L30 ثم تنزل عن
طريق البستم C1 حتى تصل إلى الحساس L31 ثم
ترفع مرة أخرى حتى تصل للحساس L30 ثم
تتحرك العربة مرة أخرى عن طريق البستم C2
مرة أخرى للوضع الأولي ويتم التكرار حتى
الضغط على مفتاح التوقف
تم إضافة وضع تعديل Positioning لوضع العربة سواء آليا أو يدويا حيث يتم رفعها لأعلى مع حركة العربة لأقصى
اليسار وبالتالي تكون جاهزة للتشغيل الآلي المتواصل حتى يتم الضغط على مفتاح التوقف
كل الشروط التي ترفع العربة لأعلى تقطع الهواء عن البستم C1 الخاص بالرفع فيعود للوضع لأعلى وكل الشروط التي
تنزل العربة لأسفل تقوم بتوصيل الهواء إلى البستم C1 والذي يقود العربة لأسفل
كل الشروط التي تحرك العربة إلى اليسار توصل الهواء إلى البستم C2 وكل الشروط التي تحرك العربة إلى اليسار
تقطع الهواء عن البستم C2
: مثال- 3
وحدة طباعة على حجر حيث
يمر الحجر على سير متحرك
عن طريق موتور يعمل عن
طريق كونتاكتور KM ويتم
إيقاف القطعة عند المرور أمام
الحساس الضوئي C حيث ينزل
البستم C1 عن طريق الصمام
M1 حتى يصل للحساس L11
ثم يرفع البستم C1 حتى يصل
إلى L10 فيتحرك المتور مرة
أخرى حتى تصل القطعة إلى
الحساس S فيتوقف الموتور
فيدفعها البستم C2 حتى يصل
إلى موضع الحساس L21 ثم
يعود إلى الموضع L20 وتبدأ
الدورة من جديد
عناصر الدائرة :
- موتور M يعمل عن طريق
كونتاكتور KM
- بستم C1 يعمل عن طريق صمام
M1
- بستم C2 يعمل عن طريق صمام
M2
- مفتاح تشغيل S1 يبدأ التشغيل
ومفتاح توقف S2
- حساس توقف القطعة للطباعة C
- حساس توقف القطعة للدفع
للكرتونة S
- حساسات نهاية مشوار للبستم C1
فوق L10 وتحت L11
- حساسات نهاية مشوار للبستم C2
أمام L21 وخلف L20
- هنا يتم إضافة مؤقت Pulse
لإعادة تشغيل موتور السير بعد
الطباعة حتى يتجاوز الحساس C
: مثال- 4
وحدة تعبئة وفصل المنتج ذو الارتفاع
الصحيح من ذو الارتفاع الخطأ حيث يعمل
الموتور M1 لنقل المنتجات مع حتى يصل
منتج إلى الحساس S فيتوقف الموتور M1
فيدفع البستم C1 القطعة حتى تمر من أمام
الحساسين الضوئيين L31,L32 بفعل الدفعة
فإن قطعت الاثنان كانت سليمة فيعمل السير
الثاني عن طريق الموتور M2 ليضع
المنتج السليم في الكرتونة فيمر من أمام
الحساس L51 ليسمح للبستم C1 بدفع منتج
جديد وإن مرت من أمام الحساس L32 فقط
فلا يعمل الموتور M2 ويقوم البستم C2
بدفع المنتج غير المطابق إلى الكرتونة
الأخرى ثم تبدأ دورة جديدة لدفع منتج من
على السير ويلاحظ توقف السيور سواء
M1 أو M2 عند دفع المنتج من عليها
تتحرك القطعة على السير
المتحرك بالموتور M1 حتى
تصل إلى الموضع S حيث يتم
الدفع لمنطقة الفرز عن طريق
الذراع C1 فإن مرت عبر
شعاعي الحساسين L31,L32
مرت إلى منطقة المطابق عبر
الموتور M2 وإن مرت عبر
الشعاع الخاص بالحساس L32
فقط تم دفعها بالذراع C2 إلى
منطقة الغير مطابق وفي كل
الحالات لا يتحرك أي من
الموتورين طالما هناك أي جزء
لم يدخل منطقة المطابق أو غير
المطابق أو لم يكن الذراعان في
المنطقة الخلفية__
منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الخامس : عمليات التحكم باستخدام مغيرات السرعة
Hassan el shahat
عمليات التحكم باستخدام مغيرات السرعة
تستخدم مغيرات السرعة بشكل عام للتحكم في المحركات بكل أشكالها سواء كانت AC أو DC أو سيرفو أو Step motor حيث بالتحكم في عوامل المحرك Motor parameters يمكن التحكم في المحرك.
فمثلا بالتحكم في جهد الأرميتشر في محركات التيار المستمر يمكن التحكم في السرعة وبالتحكم في التيار المسموح به
للمرور عبر الملفات يمكن التحكم في العزم.
وبالتحكم في تردد التيار المتردد يمكن التحكم في سرعة المحرك وبالتحكم في فرق الجهد الكهربي وكذلك التيار يمكن
التحكم في عزم الدوران للمحرك.
ولكي نقوم باستخدام مغير السرعة بشكل صحيح فيجب علينا المرور بخطوات محددة لذلك :
- توصيف مغير السرعة بشكل كامل بما يتناسب مع المحرك ومع التطبيق المزمع تنفيذه
o تحديد القدرة وشكل الدخل الكهربي والخرج الكهربي من مغير السرعة
o تحديد شكل التطبيق المطلوب
o تحديد المدخلات والمخرجات الرقمية والتناظرية المطلوبة
o تحديد نوع العزم )أحادي-رباعي( Single/Four Quadrant
- تثبيت وتوصيل مغير السرعة طبقا لتعليمات المورد حيث نبدأ التوصيل كالآتي:
o توصيل مدخلات التغذية الرئيسية Main power
o توصيل مدخلات التغذية الثانوية Auxiliary supply
o توصيل أطراف المحرك Motor connections
o توصيل وسيلة قياس السرعة Speed feedback
o توصيل الشروط الضرورية للتشغيل مثل ثرموستات المحرك وشروط التوقف المفاجئ وغيرها
o إدخال بيانات القدرة الكهربية والمحرك في مغير السرعة عن طريق شاشة التشغيل وقبل بدء التشغيل
o إدخال بيانات المدخلات الرقمية والتناظرية قبل التشغيل
- تجربة تشغيل مغير السرعة مع الموتور بشكل يدوي محلي Local من لوحة التشغيل وذلك لضبط الاتجاه )قبل
توصيل الحمل على المحرك( وتحديد قياسيات المحرك من حيث السرعة والتيار وغيرها.
- عمل توليف آلي )إن أمكن( Auto-tune لمغير السرعة مع الموتور لضبط قياسات الموتور الضرورية وضبط
منظمات السرعة والتيار آليا حال استخدامها
- اختيار التطبيق المناسب مع عمل الضبط اللازم للتطبيق مع الالتزام بتعليمات الشركة المصنعة
- بدء التشغيل بشكل آلي مع المنظومة حسب التطبيق المستخدم
- مراقبة أداء مغير السرعة وقياسات الجهاز سواء الفولت والتيار
وسوف تجد في كل مغيرات السرعة من خلال كتالوجات الشركات المصنعة الأقسام الآتية :
-1 توصيف مغير السرعة
-2 توصيف المحرك الذي يعمل مع مغير السرعة
-3 الأبعاد الميكانيكية وكيفية التثبيت
-4 التوصيل الكهربي )القدرة الكهربية – التحكم الرقمي والتماثلي(
-5 كيفية برمجة الجهاز
-6 التطبيقات المستخدمة في مغير السرعة
-7 بيانات مغير السرعة التي يمكن ضبطها ومستوياتها المختلفة
-8 رسائل الخطأ بالجهاز وكيفية التعامل معها
-9 بيانات الاتصال وكيفية برمجة الاتصال )إن وجدت في مغير السرعة( وكيفية توصيل كابلات الاتصال
-11 كيفية التعامل عن طريق برامج الشركة المصنعة بدلا من لوحة المفاتيح )إن وجد(
التطبيقات الشهيرة في مغيرات السرعة:
- التطبيق القياسي Speed Control حيث يعطي إمكانية التشغيل/الإيقاف وعكس الاتجاه عن طريق مدخلات
رقمية وإدخال قيمة السرعة والتيار عن طريق مدخلات تناظرية
وهنا تكون علاقة السرعة بإشارة التحكم طردية وخطية أي كلما ازدادت إشارة الدخل كلما زادت السرعة عن
طريق التردد في مغيرات السرعة للتيار المتردد وجهد الأرميتشر لمحركات التيار المستمر
- تطبيق التحكم في العزم Torque Control حيث يكون عزم الدوران هو محور التحكم ويتم ذلك عن طريق
التحكم في تيار الحمل والجهد والتردد )في حالة محركات التيار المتردد( أيضا فالتغير في السرعة هنا يكون بناء
على عزم الدوران المطلوب
- تطبيق السرعات الثابتة Fixed Speeds حيث هنا عن طريق مداخل رقمية وطبقا لعددها يكون عدد السرعات
فإن كانا مدخلين كان عدد السرعات 4 وإن كان ثلاث مداخل كان عدد السرعات 8 وإن كان أربعة كان عدد
السرعات 16 بمعنى أن عدد السرعات يساوي 2 مرفوعة إلى الأس مساويا لعدد مداخل التحكم ويتم إدخال
جدول السرعات جميعها أو على الأقل السرعات المحتملة قبل التشغيل حيث يتم الانتقال من سرعة لأخرى
بمجرد تغيير حالة المدخلات والتي يمكن أن تأخذ شكل الجدول التالي على سبيل المثال:
- تطبيق زيادة/نقصان السرعة Increment/Decrement وهنا يكون العامل المؤثر في التشغيل هو اثنان من
" المداخل الرقمية أحدهما لزيادة السرعة والآخر لنقصان السرعة حيث عند انتقال حالة أي منهما من الحالة " 1
إلى الحالة " 1" أي على الحافة الموجبة Positive edge يتم زيادة السرعة أو نقصانها بمعدل ثابت يكون ضمن
عوامل ضبط مغير السرعة فمثلا لو كان معدل زيادة سرعة جهاز 2 هرتز/لكل نبضة من المدخلات التي أشرنا
إليها وكان يعمل مثلا على سرعة تتناسب مع التردد 12 هرتز وأردنا أن ينتقل إلى 21 هرتز فهذا يعني أننا
نحتاج إلى 8 نبضات ليتيغير التردد من 8 إلى 21 بمعدل 2 هرتز لكل نبضة
مثال على تشغيل مغير سرعة تيار مستمر بشكل كامل )على سبيل المثال النوع SSD 590+ من شركة باركر(
فبناء على قدرة المحرك المطلوبة فسوف نحدد حجم الوحدة المطلوبة وشكل التثبيت لها وأبعادها مثل الشكل التالي:
وتأتي المرحلة الثانية وهي تحديد المواصفات الكهربية كاملة للوحدة ومطابقة ذلك مع مواصفات الشركة القياسية فمثلا
في مغير السرعة الذي معنا يكون الوصف بتيار الحمل مثلما هو الحال تحت شكل كل حجم من أحجام الأجهزة وبالتالي
فلن يكون هناك توصيف زائد إلا في حالة طلب مواصفات خاصة قد لا يبديها الوصف العام للجهاز فيجب توضيح ذلك
تماما
وننتقل بعد ذلك لمرحلة التوصيل الكهربي وقد يكون للشركة متطلبات خاصة في عمليات التوصيل وخاصة خارج
الجهاز كنوع الكابلات المستخدمة واستخدام فلاتر وملفات خنق في مناطق معينة للحد من التغير المفاجئ للتيار وهذا كما
في الشكل التالي:
ثم تبدأ بعد ذلك مرحلة توصيل الأسلاك للجهاز حسب التطبيق المختار وحسب المطلوب لتشغيل الجهاز وفي الشكل
التالي مثال على التوصيل في حالة التطبيق العام General purpose application وسوف نعلق على التوصيل بعد
عرض الصورة أولا :
ولنبدأ بالجزء على يمين الصورة من أعلى والذي يعرض لنا توصيل القدرة الكهربية الرئيسية للجهاز Input power
وذلك بأن تكون مواص | |
|
