مبادئ التحكم الآلى

Principles of Automatic Control





مقدمة


يفرض طبيعة الحمل الكهربى أو الميكانيكى أحيانا على مصمم خطوط الانتاج أو الماكينات العمل بأسلوب معين. وعلى سبيل المثال، مقص الصاج المستخدم لتقطيع الألواح يحتاج لتشغيل المحرك فى اتجاه دوران معين ليصل الى أخر مشوار القطع ثم عكس الاتجاه لعودة سلاح القطع لأعلى حتى يتمكن العامل من وضع لوح جديد ،كما يجب توقف التشغيل فى ظروف الطوارئ، ولا يمكن تحقيق ذلك إلا بإستخدام دوائر التحكم، التى تجعل القيام بمثل هذه الإجراءات فى منتهى السهولة. ومجال العمل بدوائر التحكم من المجالات المهنية التى لا تحتاج الى مجهود عضلى أو مهارة يدوية كبيرة بقدر ما تحتاجه من مجهود ذهنى وفكرى. فالتركيز وترتيب الأفكار له أهميته الكبرى فى تصميم أو تنفيذ أى لوحة تحكم. وكذلك أيضا فى اكتشاف وتحديد العطل داخل اللوحة.


وينقسم التحكم إلي قسمين:
1- تحكم يدوى (Manual Control).


وهو التحكم عن طريق فرد أو عامل لكي يقوم بفعل معين عند الرغبة في عمل شيء معين، ومثال لذلك التحكم فى مصباح الغرفة , فإذا أردت أن تضيئه تقوم بغلق مفتاح الكهرباء الخاص به لكي يضيء وإذا أردت أن تغلقه , قمت بالضغط على المفتاح ثانية , أي أنك المتحكم في عمل هذا المفتاح.
2- تحكم آلى (Automatic Control).


وهو النوع من التحكم الذي يقوم فيه النظام تلقائيا بأداء شيء عند حدوث شيء آخر دون تدخل من العامل ومثال ذلك المصاعد الكهربية، فدوائر التحكم بها لا تعمل على فتح باب المصعد إلا عند توقف واستقرار الصاعدة أمام الدور المراد الوصول إليه دون تدخل من الانسان (إلا فى تحديد رقم الدور المطلوب). وهذا النوع من التحكم هو الذى سنتناوله فى هذا موضوع بمشيئة الله.


مكونات دوائر التحكم الألى




1- مفتاح التلامس (الكونتاكتور Contactor )







وهو من أهم الخامات التى تستعمل فى تركيب أبسط الدوائر، ووظيفته فصل وتوصيل أوجه الدائرة الكهربية عند تغذية ملفه جهد التحكم المناسب.



ويتكون من قلب من الصلب السليكونى يشبه قلب المحول الكهربى مقسم على جزئين أحدهما ثابت والآخر متحرك بينهما سوستة لإبعاد الجزئين عن بعضهما وفصل نقاط التوصيل، وملف من السلك المعزول ملفوف على بكرة على الجزء الثابت من القلب الحديدى، وعند توصيل ملف الكونتاكتور بالجهد المناسب يحدث مجالا مغناطيسيا يعمل على جذب الجزء المتحرك ليعمل على توصيل ما يسمى بنقاط التلامس الرئيسية. كما يمكن تركيب نقاط تلامس المساعدة فى حالة الحاجة إليها.


ويتم تمييز النقاط الرئيسية بالرموز (R-S-T) أو (5-3-1) أو (L1-L2-L3)، أما نقاط التلامس المساعدة فهى إما أن تكون نقطة مفتوحة ( Normally Open – NO ) وهى التى تكون طرفيها مفتوحين وغير متصلين فى الحالة الطبيعية – أى حالة عدم توصيل الجهد لملف الكونتاكتور– أو نقطة مقفولة ( Normally Close - NC) وهى التى تكون طرفيها مقفولين أى متصلين فى الحالة الطبيعية، وفى حالة تغذية ملف الكونتاكتور تتحول النقاط المفتوحة الى مقفولة والمقفولة الى مفتوحة, وتستخدم هذه النقاط عموما فى البيان كلمبات الاشارة الى التشغيل، كما تستخدم فى الانذار وتشغيل دوائر أخرى تبعا لتشغيل وفصل الكونتاكتور المركب عليها هذه النقاط المساعدة.




صورة لنقاط مساعدة مفتوحة ومقفولة أحد الشركات المصنعة


2- قاطع حرارى (أوفرلود Over-Load ).



وهو جهاز وقاية الدائرة الكهربية ضد زيادة الحمل ويستخدم عادة لحماية المحركات الكهربية فى حالة ارتفاع التيار الكهربى عن القيم الطبيعية ولا يعتبر من أجهزة التحكم لكنه يلزم استخدامه للحفاظ على دائرة القوى من الانهيار. وهو عبارة عن مجموعة من الفتايل أو الملفات حرارية التى تتصل بالتوالى مع بعضها بحيث يسهل ضبط القاطع الحرارى على قيمة التيار الذى عند مروره يقوم القاطع الحرارى بفصل الدائرة، فاذا حدث ارتفاع فى قيمة التيار المار ترتفع درجة حرارة الملف الحرارى فيتمدد ليحرك حافظة تعمل على فصل نقاط التلامس المغلقة.


3- المؤقت الزمنى (Timer)



يسمى بالتيمر ويستخدم لتوصيل التيار الى ملف كنتاكتور ما أو فصله عنها أتوماتيكيا بعد زمن معين يضط عليه تدريج التيمر. ويستخدم فى عمل تأخير زمنى كالمستخدم فى دوائر ستار دلتا لبدء المحركات التأثيرية.

وتوجد منه أنواع كثيرة الشائع منها : التيمر الهوائى - التيمر الالكترونى - التيمر ذات المحرك.


- التيمر الهوائى


عبارة عن قطعة من الكاوتشوك مفرغة الهواء يوجد بنهايتها فتحة صغيرة يتحكم فى فتحها أو غلقها بنسب دقيقة جدا بلف، ويركب هذا التيمر فوق الكونتاكتور وعند تشغيل الكونتاكتور يجذب ذراع متصل بقطعة الكوتشوك فتنطبق. وتبعا لقيمة الفتحة التى يتحكم فيها البلف تمتلئ قطعة الكاوتشوك بالهواء. فترتفع وتغير وضع نقاط تلامس التيمر فى الوقت المحدد. وكلما زادت قيمة الفتحة تمتلئ قطعة الكاوتشوك بالهواء فى وقت قصير والعكس عندما تقل قيمة الفتحة.

- التيمر الاليكترونى





وهو عبارة عن دائرة اليكترونية وهذا النوع يبدأ العد التنازلى للتوقت المضبوط عليه لحظة توصيله بالتيار وبعد انتهاء الزمن يغير وضع نقاط تلامسه وتظل النقاط في الوضع الجديد حتى ينقطع عنه التيار فتعود النقاط الى وضعها الطبيعى.


- التيمر ذات المحرك


وهذا النوع يعتمد على محرك صغير يحرك عددا من التروس حتى تأتى نقطة بارزة تغير وضع النقاط وهذا النوع أيضا يبدأ العد التنازلى للتوقيت المضبوط عليه لحظة توصيله بالتيار وبعد إنتهاء الزمن يغير وضع نقاط تلامسه وتظل النقاط فى الوضع الجديد حتى ينقطع عنه التيار فتعود نقاط تلامسه الى وضعها الطبيعى

ويوجد منه نوعان (من ناحية نظرية العمل) هما:

- ON Delay Timer

هذا النوع لا يعمل على تغيير وضع نقاط التلامس الخاصة به الا بعد مرور الوقت المضبوط علية من لحظة تغذية ملفه بجهد التحكم لذا فهذا النوع لابد من فصله من الدائرة بعد إنتهائه من عمله.

- OFF Delay Timer
هذا النوع يعمل على تغيير وضع نقاط التلامس الخاصة به بعد مرور الوقت المضبوط علية من لحظة تغذية ملفه بجهد التحكم وبعد انتهاء هذا الوقت يعود لوضع الفصل لذا فهذا النوع لا يهم فصله من الدائرة بعد إنتهائه من عمله.


4- مفاتيح التشغيل والإقاف ( Push Button Switches )



وهذه المفاتيح تستخدم لتوصيل وفصل جهد التحكم بملفات الكونتاكتور وبالتالى تشغيل وفصل الحمل المتصل بالكونتاكتور، ويستخدم للفصل مفتاح لونه أحمر كما بالشكل السابق ويكون المفتاح من نوع المقفول (Normally Close - NC)، ويستخدم مفتاح لونه أخضر كما بالشكل ويكون المفتاح من نوع المفتوح (Normally Open – NO).



5- مفاتيح نهاية الأشواط ( Limit Switches )







تحتوى هذه المفاتيح على عددا من نقاط التلامس المفتوحة والمغلقة التى يتغير وضعها عند إصطدام أى شئ بها، وتستخدم لتوصيل أو قطع التيار عن ملف الكونتاكتور عند وصول لمسافة أو إرتفاع معين. وتستخدم بكثرة فى الأوناش والمصاعد الكهربية.