بسم الله الرحمان الرحيم
السلام عليكم
سوف نقوم إنشاء الله بعمل شروحات في المستوى كما أن هذه الشروحات سوف تنقصم إلى 20 فصلا أما بالنسبة لهذا اليوم سوف نقوم بشرح الفصل الأول عن طريق الكتابة أما بالنسبة للفصول الأخرى فسوف نشرحها في فيديوهات لذلك نرجو أن تقوم بالإشتراك على قناتنا في اليوتيوب ليصلكم كل جديد على إيميلكم الخاص إنشاء الله
رابط الإشتراك في قناتنا :
https://www.youtube.com/channel/UCdc...0A6OKhROb7nPHg
أما الأن فل ندخل الدرس
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 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
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)
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
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
يستخدم مفتاح نهاية المشوار في الإحساس بنهاية حركة
معينة حيث يثبت على الجزء الثابت أو الجزء المتحرك
ويقوم بالتفصيل أو الفصل عند الالتقاء
يستخدم مفتاح الضغط للإحساس بقيمة معينة للضغط
والتوصيل أو الفصل بناء على نقطة التوصيل
يستخدم المفتاح الحراري للإحساس بالحرارة والتوصيل أو
الفصل عند درجة حرارة معينة
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
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
ويتكون من ملف تشغيل يتم توصيفه بجهد التشغيل
الكهربي ونقاط توصيل أساسية لتوصيل القدرة الكهربية
إضافة إلى نقاط مساعدة تستخدم في التحكم
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
ولا تنسى الإشتراك في قناتي على اليوتيوب
رابط الإشتراك :
https://www.youtube.com/channel/UCdc...0A6OKhROb7nPHg
وشكرا.......
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
طلب
