خدمات اتوماسیون
آموزش پایه تابلو برق
دی
آموزش تابلو برق صنعتی
آموزش پایه تابلو برق در واقع به معرفی اصول اولیه و مشترک در بین انواع تابلو برق می پردازد. در تابلوهای برق صنعتی نکات زیادی وجود دارد که اغلب در هنگام اجرا و نگهداری در نظر گرفته نمی‌شوند و در دراز مدت باعث خسارت می‌شوند؛ از جمله نحوه سیم‌کشی بین المان‌های داخل تابلو، متعادل نگه داشتن دمای داخل تابلو و … . در این مقاله قصد داریم تابلو برقی را که به صورت اصولی اجرا شده است و مربوط به سیستم تصفیه آب است، مورد بررسی قرار دهیم.
اندازه تابلو برق
تابلوی برق مورد بحث ما، دارای دو در است. ما در کل بزرگی یک تابلو را با توجه به تعداد درهای آن در نظر می‌گیریم. پس با توجه به این گفته تابلوهای برق دارای یک، دو یا سه در می‌باشند و اندازه تابلو را با توجه به المان‌ها و تجهیزاتی که در تابلو قرار می‌گیرند، انتخاب می‌کنیم و هر چه تعداد این تجهیزات بیشتر باشد، از تابلو با اندازه بزرگتر و در بیشتر استفاده می‌کنیم.
تابلو برق دارای دو در
کلیدهای روی در تابلو
بر روی در این تابلو کلیدهایی نصب شده است که به ورودی یا خروجی PLC متصل هستند.
در جلویی تابلو برق
کلید خاموش کردن آلارم صوتی (Mute Buzzer)
اولین کلید، کلید Mute Buzzer است که با فشار دادن آن، آلارم سیستم خاموش می‌شود. از این کلید هنگامی استفاده می‌شود که سیستم کنترلی آلارم صوتی ایجاد کرده باشد. با ایجاد آلارم صوتی، فردی که مسئول این تابلو می‌باشد (تکنسین یا مهندس برق)، بایستی به تابلو مراجعه کرده و این کلید را فشار دهد و با ساکت کردن آلارم، تایید کند که متوجه این صدا شده است.
کلید ساکت کننده آلارم صوتی (بازر)
اما هدف از اینکار چیست و چرا بخواهیم آلارم را ساکت کنیم؟ در حقیقت هدف از این آلارم صوتی، اطلاع دادن به تکنسین یا مهندس مسئول در مورد خطایی است که در سیستم رخ داده است. با فشار دادن این کلید، فقط آلارم صوتی خاموش می‌شود ولی بر روی صفحه HMI، علامت هشدار هنوز دیده می‌شود. پس هنگامی که خطایی بر روی صفحه HMI دیده می‌شود ولی صدای هشداری شنیده نمی‌شود، به این معنی است که شخص دیگری این صدا را خاموش کرده و به نوعی فهمیده است که در سیستم خطا رخ داده است.
سیستم آلارم و کلید Mute Buzzer
کلید اورژانسی و پوش باتن ریست اضطراری
قبل از پوش باتن ریست اضطراری، کلید اورژانسی را بررسی می‌کنیم.
پوش باتن ریست اضطراری (Emegency Shut Down Reset)
در زیر پوش باتن ریست اضطراری، کلید بزرگ قرمز رنگ اورژانسی قرار دارد که با فشار دادن آن، کل سیستم خاموش می‌شود. همانطور که از اسم آن مشخص است، از این کلید در موقعیت‌های اورژانسی استفاده می‌شود و با فشار دادن آن، از خسارتی که قرار است به سیستم یا افراد وارد شود، جلوگیری می‌شود. با دقت کردن در شکل زیر متوجه می‌شوید که حفاظی به دور کلید وجود دارد که هدف از آن، جلوگیری از عمل کردن کلید به صورت سهوی است.
حفاظ دور کلید اورژانسی
کلیدهای اورژانسی در نزدیکی افرادی که مشغول به کار هستند، نصب می‌شوند تا در صورت وقوع مشکل، سریع بتوان سیستم را خاموش کرد. و چون این کلیدها در محل‌هایی که دسترسی به آن‌ها آسان است قرار داده می‌شوند، برای جلوگیری از خاموشی سیستم به صورت سهوی، حفاظی به دور آن‌ها قرار داده می‌شود. با فشار دادن این کلید، آلارم قرمز رنگی بر روی صفحه HMI ظاهر می‌شود.
پس از اینکه مشکل اورژانسی رفع شد، برای روشن کردن سیستم از پوش باتن ریست اضطراری ( ESD Reset -Emergency Shut down Reset) استفاده می‌کنیم و با فشار دادن آن، آلارم سیستم و نشانگر HMI خاموش می‌شود.
ESD Reset
کلید اورژانسی به صورتی طراحی شده است که در حالت عادی بسته شده است و هنگامی که فشار داده می‌شود، باز می‌شود (Normally Close).
نحوه اتصال کلید اورژانسی به PLC
چرا کلید اورژانسی باید در حالت کارکرد عادی بسته باشد؟
برای جواب دادن به این سؤال اجازه دهید که ابتدا برعکس این حالت را بررسی کنیم، یعنی این کلید در حالت اورژانسی باز بوده و در حالتی که فشار داده می‌شود، بسته شود (Normally Open باشد). حال فرض کنید سیمی که به زیر این کلید وصل است، قطع شده باشد و ما اطلاعی از آن نداشته باشیم. به محض وقوع حادثه‌ای اورژانسی، کلید را فشار می‌دهیم ولی هیچ اتفاقی رخ نمی‌دهد؛ در این حالت کاری از دست ما بر نمی‌آید و خسارت بیشتری وارد می‌شود.
کلید اورژانسی به صورت Normally Open
حال به جای کلید اورژانسی Normally Open، از کلید Normally Close استفاده می‌کنیم. در حالت عادی همیشه سیستم اورژانسی به PLC متصل است و سیگنالی ۲۴ ولت به ورودی‌های PLC یا سیستم امنیتی داده می‌شود که به معنی سالم بودن سیستم است. حال وقتی که این کلید فشار داده شود، سیگنال ۲۴ ولت به PLC یا سیستم امنیتی ارسال نمی‌شود و به این صورت تشخیص داده می‌شود که مشکلی در سیستم به وجود آمده است.
حال فرض کنید سیستم در حالت عادی خود به سر می‌برد و سیمی که کلید اورژانسی را به PLC متصل کرده است، به هر دلیلی قطع می‌شود. در این حالت سیگنال ۲۴ ولت به PLC ارسال نمی‌شود و PLC تفاوت آن را با حالتی که کلید اورژانسی فشار داده شده است، درک نمی‌کند و کل سیستم را خاموش می‌کند. هر چند که این خاموش شدن سیستم ناخواسته است و مطلوب نیست ولی از حالتی که سیستم دچار حادثه شده باشد و نتوان آن را خاموش کرد، بهتر است و قطعا ضرر کمتری را به سیستم و افراد وارد می‌کند.
کلید اورژانسی به صورت Normally Close
حالت قفل کلید اورژانسی
کلید اورژانسی که بر روی این تابلو نصب شده است دارای حالت قفل است.
فشار دادن کلید اورژانسی
حال برای اینکه کلید را از حالت قفل درآورده و به حالت عادی بازگردانیم، آن را می‌چرخانیم.
حالت قفل کلید اورژانسی
نحوه اتصال کلیدهای روی در تابلو به PLC
با باز کردن تابلو، سیم‌کشی‌های پشت در تابلو نمایان می‌شود که از کلیدها به PLC وصل شده است.
اتصالات تجهیزات تابلو
در این تابلو، PLC شرکت BECKHOFF به کار رفته است. همانطور که در شکل زیر می‌بینید، سیم‌های آبی سیگنال‌های دیجیتالی ورودی و خروجی PLC و سیم‌های سفید سیگنال‌های آنالوگ ورودی و خروجی PLC هستند. این سیم‌ها به سنسورها و عملگرهایی که در شبکه به کار رفته است، متصل شده‌اند.
سیگنال‌های I/O آنالوگ و دیجیتال PLC
کلید اورژانسی که بر روی در تابلو قرار دارد، به ورودی‌های دیجیتالی PLC متصل می‌شود؛ چون سیگنال آن به صورت صفر و یک است.
سیگنال کلید اورژانسی
نقشه طراحی سیم‌کشی
حال اینکه کلید اورژانسی باید به کدام یک از ورودی‌های PLC متصل شود بستگی به نقشه سیم‌کشی تابلو دارد.
نقشه سیم‌کشی تابلو
اجزای اصلی تابلو برق صنعتی
در اینجا می‌خواهیم اشاره‌ای به اجزای اصلی که در این تابلو به کار رفته است داشته باشیم و نحوه اتصال آن‌ها به هم را بررسی کنیم.
CPU
همانطور که قبلا اشاره شد، در این تابلو از PLC شرکت BECKHOFF استفاده شده است که اولین ماژول آن، CPU است. CPU مغز متفکر PLC است. CPU این PLC دارای چند نشانگر LED، تعداد زیادی DIP سوئیچ و ۳ عدد پورت اترنت (Ethernet) می‌باشد.
نشانگرها، پورت‌ها و کلیدهای PLC
کارت‌های ورودی و خروجی
کارت‌هایی که سیم‌های آبی (سیگنال‌های دیجیتال) به آن‌ها متصل است، کارت‌های دیجیتال و کارت‌هایی که سیم‌های سفید (سیگنال‌های آنالوگ) به آن‌ها متصل است، کارت‌های آنالوگ هستند. همانطور که ملاحظه می‌فرمایید از کارت‌های جداگانه برای سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ استفاده می‌شود. PLC که در این تابلو به کار رفته است شامل یک CPU و چندین کارت ورودی و خروجی است که با هم سخت‌افزار یک PLC را تشکیل می‌دهند.
کارت‌های ورودی و خروجی PLC
سیم‌کشی PLC
سیم‌هایی که قرار است به PLC متصل شوند، وارد تابلو شده، در داخل ترانکینگ‌ها قرار گرفته و به ترمینال‌ها وصل شده‌اند.
سیم‌کشی PLC
چون مونتاژ تابلو در کارخانه ساخت آن صورت می‌گیرد، برای راحتی کار از ترمینال استفاده می‌شود و اتصالات PLC به ترمینال‌ها انجام می‌شود. و با نصب تابلو در محل مورد نظر، کلیه سیم‌های مربوط به شبکه صنعتی به این ترمینال‌ها متصل می‌شوند.
صفحه گلند
در زیر هر تابلو صفحه‌ای وجود دارد که گلندها بر روی آن نصب می‌شوند و کابل‌ها از طریق این گلندها وارد تابلو می‌شوند. اگر صفحه گلند در کارخانه ساخت آن سوراخ نشده باشد، با توجه به سایز کابل‌ها و گلندهای مورد نیاز آن، این صفحه را سوراخ می‌کنیم. سپس کابل‌ها را وارد ترانکینگ کرده (در صورت نیاز) و به ترمینال‌ها متصل می‌کنیم.
صفحه گلند
توجه فرمایید که در پاراگراف بالا از عبارت کابل استفاده کردیم. یعنی در خارج از تابلو از کابل استفاده می‌کنیم که دارای حفاظی برای سیم‌ها است ولی در داخل تابلو نیازی به این حفاظ نیست. در ضمن به هر کدام از سیم‌ها باید لیبل (برچسب) زد که هدف از اینکار مشخص بودن هر کدام از سیم‌ها برای زمانی است که مشکلی به وجود آمده باشد و می‌خواهیم عیب‌یابی کنیم. توجه شود که به هر دو طرف سیم‌های داخل تابلو (طرف PLC و طرف ترمینال‌ها) لیبل زده می‌شود.
لیبل (برچسب) روی سیم‌ها
سوئیچ شبکه (Ethernet)
همانطور که در شکل زیر ملاحظه می‌فرمایید، PLC توسط یک کابل به سوئیچ شبکه (Ethernet) متصل شده است.
سوئیچ شبکه (Ethernet)
سوئیچ شبکه نیز به دستگاه دیگری به اسم واحد رابط ارتباطی (Communication Interface Unit یا CIU) متصل شده است. این واحدهای رابط به پمپ‌های آبی که در کارخانه وجود دارد، متصل شده‌اند و PLC از این طریق پمپ‌ها را کنترل می‌کند.
واحد رابط ارتباطی (CIU)
پس PLC ابتدا به سوئیچ شبکه متصل شده است، سوئیچ شبکه به واحد رابط ارتباطی و این واحد رابط نیز در نهایت به پمپ‌ها متصل می‌شود. در این شبکه بعضی از دستگاه‌ها مستقیم از طریق سیم به PLC و بعضی دیگر از طریق کابل شبکه به PLC متصل شده‌اند.
منابع تغذیه
در داخل این تابلو دو منبع تغذیه به کار رفته است. منبع تغذیه بزرگتر در خروجی ولتاژ ۲۴ ولت DC و جریان ۲۰ آمپر و دومی در خروجی ولتاژ ۱۲ ولت DC و جریان ۱۰ آمپر تولید می‌کند. ولتاژ ورودی این منابع تغذیه ۲۲۰ ولت AC است. به این علت از دو منبع تغذیه با ولتاژ خروجی متفاوت استفاده شده است چون قسمتی از تجهیزات به کار رفته در تابلو، با سطح ولتاژ ۱۲ ولت و بقیه تجهیزات با سطح ولتاژ ۲۴ ولت کار می‌کنند.
منابع تغذیه با سطوح ولتاژ متفاوت در خروجی
حال چرا در این تابلو منبع تغذیه‌ای که خروجی ۲۴ ولت می‌دهد، قدرت آمپراژ بیشتری از منبع تغذیه دیگر دارد؟ به دو دلیل: ۱) دستگاه‌هایی که به منبع تغذیه ۲۴ ولتی متصل هستند، تعداد بیشتری دارند، ۲) یا این دستگاه‌ها برای کار کردن به جریان بیشتری نسبت به تجهیزاتی که با ۱۲ ولت کار می‌کنند، نیاز دارند.
منبع تغذیه ۱۲ و ۲۴ ولت با سطح آمپراژ متفاوت
نحوه تعیین جریان خروجی منابع تغذیه PLC
معمولا بر اساس میزان جریانی که نیاز داریم، آمپراژ خروجی منبع تغذیه را تعیین می‌کنیم. به عنوان مثال در بازار منابع تغذیه با جریان‌های خروجی ۱، ۳، ۵، ۱۰ و ۲۰ آمپر موجود می‌باشد. فرض می‌کنیم در تابلو نیز ۳ دستگاه نصب شده است که جریان مورد نیاز آن‌ها به ترتیب ۳، ۲.۱ و ۲ آمپر می‌باشد که در مجموع به ۷.۱ آمپر نیاز دارند. پس از منبع تغذیه با جریان ۱۰ آمپر در این تابلو استفاده می‌کنیم.
منابع تغذیه با جریان‌های خروجی متفاوت
جمع‌بندی مطلب
در این مقاله نکات زیر مورد بررسی قرار گرفت:
بزرگی تابلوها را با توجه به تعداد درهایی که دارند، تعیین می‌کنیم و تجهیزات به کار رفته در تابلو، هر چه بیشتر باشد، از تابلو با در بیشتر استفاده می‌کنیم.
معمولا بر روی در تابلو کلیدهایی قرار دارند که به ورودی و خروجی‌های PLC متصل هستند. به عنوان مثال یکی از این کلیدها، کلید ساکت کردن آلارم (Mute Buzzer) می‌باشد که در صورت وقوع آلارم، با فشار دادن آن آلارم ساکت می‌شود.
پوش باتن اورژانسی بر روی در تابلو وجود دارد و هنگامی که موقعیتی اورژانسی به وجود آید، با فشار دادن آن کل سیستم خاموش می‌شود.
PLC واحدی است که معمولا از یک CPU و چند کارت ورودی و خروجی تشکیل شده است.
باید بر روی هر کدام از سیم‌های داخل تابلو برچسب (لیبل) زد و شماره هر سیم، خاص همان سیم باشد و هنگامی که مشکلی به وجود آید، این امر سرعت عیب‌یابی را بالا می‌برد.
گاهی اوقات در تابلوها از دو منبع تغذیه استفاده می‌شود که دلیل آن سطح ولتاژهای متفاوتی است که تجهیزات داخلی تابلو با آن کار می‌کنند.
دلیل اینکه در این تابلو منبع تغذیه ۲۴ ولتی جریان خروجی بزرگتری دارد، وجود تجهیزات بیشتری در تابلو است که با این سطح ولتاژ کار می‌کنند.
معمولا جریان خروجی منابع تغذیه بر اساس مقدار جریانی که تجهیزات داخل تابلو نیاز دارند، تعیین می‌شود و هر چه تعداد این تجهیزات بیشتر باشد، به منبع تغذیه با جریان خروجی بیشتر نیاز است.
reference : www.realpars.com
