تبلیغات
بسته های آموزشی نفت - گاز - پتروشیمی WWW.NIPC.TK - بسته آموزشی مدارات فرمان (Control Circuits)

بسته آموزشی مدارات فرمان (Control Circuits)

با توجه به گستردگی و اهمیتی كه مدارات فرمان در صنایع مختلف دارا می‌باشند در این نرم‌افزار سعی شده‌است تا كلیاتی راجع به این مبحث به صورت علمی و كاربردی ارائه شود. معرفی تجهیزات مورد استفاده در مدار فرمان، نحوه كاركرد آن‌ها، اینترلاك‌ها، نكات مورد نیاز در بهره‌برداری، عیب‌یابی و... نمونه‌ای از مباحثی است كه در بخش‌های مختلف نرم‌افزار بدان پرداخته می‌شود.
در مدارات فرمان از تجهیزات و اجزاء بسیاری استفاده می‌شود كه از آن‌ها می‌توان به كنتاكتورها، رله‌‌ها، تایمرها، شستی‌ها، كنترل‌فازها، لیمیت‌سوئیچ‌ها و ... اشاره كرد. 

كنتاكتورها در واقع ارتباط دهنده بین مدارات كنترل و قدرت بوده و در گروه‌های كاری مختلفی ارائه می‌شوند. استاندارد IEC كنتاكتورها را بسته به كاربرد و محل استفاده به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌كند كه هم كنتاكتورهای AC و هم DC را در بر می‌گیرد. مهم‌ترین این گروه‌ها در ولتاژ‌های AC گروه‌های AC3، AC4 و AC11 هستند. 

در كنتاكتورهایی كه برای قطع جریان‌های خازنی طراحی شده‌اند، از یك شاخه مقاومتی به موازات هر كنتاكت استفاده شده كه در لحظه وصل ابتدا این شاخه وصل شده و پس از كنترل جریان كنتاكت‌های اصلی كنتاكتور بسته می‌شوند. پس از وصل كنتاكت‌های اصلی، شاخه مقاومتی از مدار خارج می‌شود. این نوع از كنتاكتورها در بانك‌های خازنی كه برای بهبود ضریب توان در شبكه نصب می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

رله‌ها از لحاظ اساس كار و ساختمان بسیار شبیه كنتاكتورها بوده با این تفاوت كه ابعاد آن‌ها به مراتب كوچك‌تر بوده و از آن‌ها تنها در مدارات كنترل و فرمان استفاده می‌شود. به طور كلی این رله‌ها را می توان به دو دسته نگهدار و غیر نگهدار تقسیم كرد. در انواع غیر نگهدار یا Non-Latching، در حالت عادی كنتاكت‌های رله باز بوده و با اعمال ولتاژ به بوبین یا كویل آن بسته می‌شوند. در صورت برداشته شدن ولتاژ از روی بوبین، كنتاكت‌ها بلافاصله به حالت اول برگشته و دوباره باز می‌شوند ولی در انواع نگهدار یا Latching با برداشته شدن ولتاژ از روی بوبین، كنتاكت‌های رله در وضعیت خود باقی مانده و تغییری نمی‌كنند
تایمرها یا رله‌های زمانی تجهیزاتی شبیه رله‌ها هستند با این تفاوت كه پس از اعمال ورودی فرمان به آن‌ها و به عبارت دیگر برق‌دار كردن بوبین آن‌ها بلافاصله عمل نكرده و بلكه عملكرد آن‌ها پس از مدت‌زمانی كه اغلب بر روی رله قابل تنظیم است، صورت می‌گیرد.

برخی از این فانكشن‌هایی كه معمولا در تایمرها در نظر گرفته می‌شوند به شرح ذیل می‌باشد:
1-تأخیر در وصل پس از وصل تحریك یا On-Delay: در این فانكشن، با وصل برق به بوبین تایمر یا ورودی كنترل آن، پس از مدت زمانی كه روی تایمر تنظیم شده‌است كنتاكت‌های باز تایمر بسته و كنتاكت‌‌های بسته آن باز می‌شود. 
2- تأخیر در قطع پس از وصل تحریك یا On Pulse: در برخی از حالات ممكن است پس از وصل تحریك تایمر، كنتاكت‌ها تغییر وضعیت داده و پس از گذشت زمان تنظیمی، كنتاكت‌ها به حالت قبلی خود برگردند. 
3- تأخیر در قطع پس از قطع تحریك یا Off-Delay: در این فانكشن با برداشته شدن تحریك از روی بوبین تایمر یا تغییر در وضعیت ورودی كنترل آن، كنتاكت‌های آن برای مدت زمان تنظیمی، بدون تغییر باقی‌مانده و سپس عمل می‌كنند. تایمرهایی كه دارای این نوع فانكشن هستند، اغلب دارای تغذیه‌ای مجزا از تحریك خود هستند. 

قطع و وصل متناوب یا Recycling On/Off: در این حالت پس از تحریك تایمر، كنتاكت‌های آن به طور متناوب و در فاصله‌های زمانی تنظیم شده بسته و باز می‌شوند. زمان باز و بسته بودن كنتاكت‌ها در این حالت ممكن است متفاوت و قابل تنظیم باشد. این فانكشن نیز برای اجرا، به منبع تغذیه‌ای مجزا از تحریك تایمر احتیاج دارد.

شستی‌ها، كلیدهایی هستند كه به صورت دستی وصل یا قطع شده و پس از برداشته شدن تحریك دوباره به حالت اولیه خود برمی‌گردند. رنگ شستی‌ها معمولا بر حسب كاربرد آن شستی انتخاب می‌شود. به عنوان مثال در مدارات فرمان، شستی استارت اغلب به رنگ سبز و یا مشكی و شستی استپ به رنگ قرمز در نظر گرفته می‌شود. رنگ زرد نیز ممكن است در مواقعی كه وسیله‌ای بر خلاف حالت نرمال خود راه‌اندازی می‌شود به كار رود. از این موارد می‌توان به راه‌اندازی موتور در خلاف جهت نرمال خود اشاره كرد. رنگ‌های سفید و آبی نیز ممكن است برای مقاصد مختلف در مدارات فرمان به كار گرفته شوند,

بسیاری از تجهیزاتی كه در یك محیط صنعتی، به كار گرفته می‌شوند از نظر عملكرد وابسته به هم بوده و از این رو در مدارات كنترل آن‌ها باید این وابستگی لحاظ شود. معمولا ارتباط بین این تجهیزات تحت عناوینی مانند اینترتریپ، اینترلاك و .... بیان می‌شود. به عنوان مثال در یك شبكه الكتریكی، ممكن است با قطع كلید بر اثر خطا، لازم باشد جهت ایمنی بیشتر پرسنل یا تجهیزات، كلید بالادست نیز بلافاصله قطع شود. از این رو بین این دو كلید از نظر مدار فرمان ارتباطی وجود داشته كه اغلب تحت عنوان اینترتریپ بیان می‌گردد. اینترلاك‌ها نیز نوعی از تجهیزات و تمهیدات حفاظتی هستند كه روال انجام كارها توسط پرسنل را مونیتور كرده و محدودیت‌هایی را برای ترتیب انجام كارها اعمال می‌كنند.

پاره‌ای از این اینترلاك‌های الكتریكی كه ممكن است در تابلوهای مربوط به موتورهای الكتریكی وجود داشته باشد را می توان به این شرح نام برد:
1. تا وقتی كلید در مدار است هیتر داخل پانل روشن نمی‌شود. این هیتر موقع قطع بودن كلید روشن شده و مانع كندانس شدن آب در داخل عایق كلید می‌شود.
2. دو كلید مربوط به موتور الكتریكی و یدكی آن نمی‌توانند به طور همزمان وصل باشند.
وقتی خطایی باعث قطع كلید شد، تا رله مربوطه ریست نشود نمی‌توان كلید را وصل كرد.

از مهم‌ترین انواع نقشه‌ها كه در مدارات فرمان مورد استفاده قرار می‌گیرد، نقشه مسیر جریان است كه اغلب هر دو بخش مدار قدرت و فرمان را شامل می‌شود.
در این نقشه‌ها، معمولا موارد زیر رعایت می‌شود كه باید به آن‌ها توجه كرد: 
1.وضعیت كلیه كنتاكت‌‌ها و اجزای نشان داده شده در مدار مربوط به حالتی است كه مدار تحریك نشده و به عبارت دیگر حالت قبل از راه‌اندازی است. 
2.كد هر وسیله دركنار نشانه اختصاری آن و در سمت چپ آن نوشته می‌شود. این كد اغلب بر روی خود وسیله در مدار فرمان نیز نوشته می‌شود. 
3. شماره‌گذاری ورودی‌های كنتاكتورها و بی متال‌ها درمدار قدرت با استفاده از اعداد 1، 3 و 5 و خروجی آن‌ها با اعداد 2، 4 و 6 صورت می‌گیرد. 
4. مسیرهایی كه در نقشه با هم تلاقی پیدا می‌كنند، در صورتی كه با هم اتصال داشته باشند، در محل اتصال از یك نقطه پررنگ استفاده می شود و در غیر این صورت این مسیرها با هم تلاقی ندارند. 
5. خط چین های موجود در نقشه، مربوط به ارتباط مكانیكی تجهیزات بوده كه از این موارد می‌توان به ارتباط كنتاكت‌‌های پوش‌باتن‌ها، اینترلاك‌ها و... اشاره كرد. 

در زیر مسیرهای جریان كه در آن بوبین یك وسیله قرار دارد، معمولا جداولی رسم می‌شود كه مشخص می‌كند كنتاكت‌های مربوط به آن كنتاكتور، در كدام مسیر جریان قرار دارد. مسیر جریان معمولا در داخل پرانتز نوشته می‌شود.
راه‌اندازی و كنترل موتورهای الكتریكی، اغلب باید تحت شرایط خاص و با لحاظ كردن پاره‌ای از نكات مهم‌در بهره‌برداری از آن‌ها صورت گیرد. به همین منظور در اغلب موارد تابلوهایی كه برای قطع و وصل و نیز كنترل موتورهای الكتریكی به كار برده می‌شوند، دارای قابلیت‌های متفاوتی هستند. این تابلوها MCC یا Motor Control Centre نامیده می‌شوند. در این تابلوها كنترل دور موتور، راه‌اندازی، ترمز، تغییر جهت گردش آن و... می‌تواند با استفاده از روش‌های متداول كنتاكتوری و یا با استفاده از روش‌های جدید صورت گیرد. روش‌های جدید عمدتا بر پایه الكترونیك قدرت استوار بوده و تجهیزاتی مانند راه‌اندازهای نرم و درایورها از بارزترین آن‌ها هستند.
در هنگام راه‌اندازی یك موتور القایی، همواره جریان بسیار زیاد و گذرایی از درون سیم‌پیچی‌های موتور می‌گذرد كه باعث اعمال تنش‌های شدید در لحظه راه‌اندازی یك موتور می‌شود كه دوام آن‌ها می‌تواند از طول عمر یك موتور بكاهد.

به طور كلی برای راه‌اندازی یك موتور، روش‌های مختلفی استفاده می‌شود كه می‌توان به موارد ذیل اشاره كرد:
1.راه اندازی مستقیم 
2. روش ستاره-مثلث 
3. روش استارت نرم
4. روش فركانس متغیر
برای كنترل دور موتورها، روش‌های مختلفی وجود دارد كه بسته به نوع كاربرد موتور و نیز محدوده مورد نیاز برای سرعت، یكی از این روش‌ها اقتصادی‌تر است.

معمول‌ترین روش هایی كه برای كنترل سرعت موتورهای القایی به كار برده می‌شود، به این شرح است:
1. تغییر اندازه ولتاژ اعمالی به موتور 
2.تغییر تعداد قطب‌ها
3. تغییر مقاومت رتور 
4. تغییر فركانس ولتاژ

با قطع تغذیه یك موتور، گشتاور تولیدی موتور صفر شده و شافت موتور با اینرسی مربوط به بار به حركت خود ادامه می‌دهد. بر اثر تلفات انرژی مربوط به نیروهای مقاوم نظیر اصطكاك، این حركت كم‌كم میرا شده و موتور متوقف می‌شود. در بسیاری از كاربردها، ممكن است این نوع توقف كنترل نشده موتور چندان مطلوب نباشد و از این رو باید از روش‌هایی استفاده كرد كه بتوان موتور را در مرحله توقف نیز كنترل كرد.

روش‌هایی مختلفی برای انجام این كار وجود دارد كه برخی از آن‌ها را می توان بدین‌گونه نام برد.
1. تغییر توالی فازها 
2. اعمال جریان مستقیم

كنترل‌كننده‌های منطقی برنامه‌پذیر و به عبارت دیگر PLC‌ها، در واقع كامپیوترهای كوچكی هستند كه برای كنترل بسیاری از امور در محیط‌های صنعتی به كار گرفته می‌شوند. در این تجهیزات به جای استفاده از رله‌ها و قطعات مكانیكی، از قطعات الكترونیكی و با استفاده از نرم‌افزار، مدارات فرمان پیچیده و بزرگ پیاده‌سازی می‌شوند. 
یك PLC از نظر سخت‌افزاری از اجزاء مختلفی تشكیل شده است كه این اجزاء‌اغلب به صورت ماژول‌های مجزایی بوده كه در كنار هم قرار می‌گیرند.
از این ماژول‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:
1- منبع تغذیه یا Power Supply 
2- واحد پردازش مركزی یا CPU
3- كارت حافظه كه ممكن است بر روی ماژول مربوط به CPU نصب شود. 
4- كارت‌های ورودی دیجیتال 
5- كارت‌‌های ورودی آنالوگ 
6- كارت‌های خروجی دیجیتال 
7- كارت‌های خروجی آنالوگ 

كنترل‌كننده‌های منطقی، مبنای كار سیستم‌های پیشرفته كنترلی نظیر DCS و FCS هستند. در سیستم DCS یا Distributed Control System، یك‌بخش مركزی كه كلیه امور مربوط به فرآیند را كنترل كند، وجود ندارد بلكه فرآیند كنترل بین چند كنترل‌كننده توزیع شده به صورتی كه هر جزء فرآیند توسط یك یا چند كنترل‌كننده، كنترل می‌شود. بین این كنترل‌كننده‌‌ها لینك‌های مخابراتی وجود دارد و هر یك توسط كنترل كننده سطح بالاتر، مونیتور می‌شود. معمولا برای سیستم‌های DCS، ساختار پله‌ای در نظر گرفته می‌شود كه هر پله، وظیفه كنترلی مشخص و تعریف‌شده‌ای را دارا می‌باشد. اصولا به هر باسی كه تجهیزات داخل سایت را به یكدیگر و یا به سیستم كنترل مركزی وصل نماید، فیلدباس گفته می شود. در سیستم های FCS یا Field bus control system ، كه بر مبنای فیلدباس كار می كنند، انتقال عملیات كنترلی از كنترل‌كننده مركزی به كنترل‌كننده‌های داخل سایت و برعكس، به صورت دوسویه و بر روی یك باس انجام می شود. لذا در مقایسه با سیستم DCS كه انتقال اطلاعات در آن یك سویه است، دارای حجم سیم كشی كمتری می باشد.
در سیستم‌های كنترل امروزی، ارتباط سریع و قابل اطمینان بین اجزاء سیستم از اهمیت به سزایی برخوردار است. به دلیل گسترده بودن این سیستم‌ها، ممكن است بخش‌های مختلف سیستم، فاصله مكانی زیادی با یكدیگر داشته باشند و از این رو روش‌های انتقال اطلاعات باید به گونه‌ای باشند كه هنگام انتقال، اطلاعاتی از بین نرود. به همین دلیل در مسافت‌های طولانی از سیگنال‌های آنالوگ برای انتقال اطلاعات استفاده نمی شود. بلكه این سیگنال‌ها به سیگنال‌های دیجیتال تبدیل شده و با استفاده از برخی پروتكل‌های استاندارد منتقل می شوند. از این پروتكل‌ها، می‌توان پروتكل‌های سری RS، Modbus، Fieldbus، ProfiBus، Ethernet، TCP/IP و... را نام برد.

سر فصل‌ها و عناوین زیرمجموعه‌های موجود در این نرم‌افزار، به ترتیب در زیر آمده است:
1- مقدمه
2- اجزاء مدار فرمان 
2-1- كنتاكتور 
2-2- رله‌ها 
2-3- رله حرارتی یا بی‌متال 
2-4- تایمرها 
2-5- كنترل فاز 
2-6- كلیدهای تابع 
2-7- لیمیت‌سوئیچ‌ها 
2-8- فیوزها 
2-9- كلیدهای انتخاب‌گر 
2-10- شستی‌ها 
2-11- لامپ سیگنال 
2-12- سایر تجهیزات مدار فرمان
3- نحوه كاركرد مدارات فرمان 
4- اینترلاك‌ها و اینترتریپ‌ها 
5- نقشه‌های مدار فرمان
6- بهره‌برداری از تابلوهای فرمان 
6-1- رعایت نكات ایمنی 
6-2- بازرسی، سرویس و نگه‌داری 
6-3- تمیزكاری 
7- عیب‌یابی مدارات فرمان 
8- تابلوهای كنترل موتورهای الكتریكی یا MCC 
8-1- كلیات 
8-2- راه‌اندازی موتورهای القایی 
8-3- كنترل دور موتورها 
8-4- ترمز 
8-5- تغییر جهت گردش 
9- مقدمه‌ای بر سیستم‌های كنترل جدید 
9-1- كنترل‌كننده‌های منطقی برنامه‌پذیر 
9-2- سیستم‌های DCS و FCS 
9-3- مخابرات در سیستم‌های كنترل 


برچسب ها: مدارات فرمان (Control Circuits) ، مدارات فرمان ، Control Circuits ،