لماذا لا تزال المرحلات الكهرومغناطيسية مستخدمة على نطاق واسع في أنظمة التحكم الصناعية الحديثة؟

YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. تدرس سببالتتابع الكهرومغناطيسيلا يزال شائعًا في أنظمة التحكم الصناعية على الرغم من نمو تقنيات التحويل الرقمي والحالة الصلبة.

لقد تغيرت أنظمة التحكم الصناعية بشكل كبير مع أجهزة PLC، وأجهزة الاستشعار، ومحركات الأقراص ذات التردد المتغير، والمراقبة عن بعد، وأجهزة التحكم المتصلة بالشبكة. ومع ذلك، لا تزال العديد من خزائن التحكم تحتوي على مرحلات كهروميكانيكية تقليدية. إن استمرار استخدامها لا يقتصر على مجرد تصميم المعدات القديمة. في العديد من التطبيقات، لا يزال هيكل الترحيل الأساسي يوفر مزيجًا عمليًا من العزل الكهربائي، والتحويل المباشر، والتحكم المرن في الدائرة.

ما الذي يجعل المرحلات الكهرومغناطيسية ذات صلة؟

لم تتغير الوظيفة الأساسية للمرحل: تعمل إشارة التحكم الصغيرة نسبيًا على تشغيل جهات الاتصال في دائرة أخرى. يكون هذا الفصل مفيدًا عندما يكون لوحدة التحكم والحمل المتحكم فيه خصائص كهربائية مختلفة.

على سبيل المثال، قد لا يكون المقصود من مخرج PLC هو التبديل المباشر لموصل المحرك، أو الملف اللولبي، أو دائرة الإنذار، أو أي حمل آخر. يمكن وضع المرحل بين وحدة التحكم والحمل، مما يوفر واجهة تحويل إضافية.

ثلاث خصائص ذات أهمية خاصة:

هذه الخصائص تجعل المرحلات مفيدة حتى عندما يكون نظام التحكم المحيط مؤتمتًا بدرجة عالية.

يبقى العزل الكهربائي متطلبا هاما

غالبًا ما تجمع معدات الأتمتة الحديثة بين دوائر التحكم الإلكترونية ذات الجهد المنخفض والأحمال ذات الجهد العالي. تحتاج هذه الدوائر إلى التفاعل دون أن تكون بالضرورة متصلة بشكل مباشر.

يستخدم المرحل الكهرومغناطيسي ملفًا وآلية اتصال لإنشاء هذا الفصل. عندما يتم تنشيط الملف، يقوم مجاله المغناطيسي بتحريك عضو الإنتاج، مما يؤدي إلى تغيير حالة نقاط الاتصال.

وبالتالي فإن دائرة التحكم تقوم بتشغيل المرحل دون حمل تيار الحمل مباشرة من خلال مخرج وحدة التحكم.

يظل هذا الترتيب مفيدًا في خزائن التحكم حيث يتم الجمع بين مستويات الجهد المختلفة ووظائف الدائرة.

الاتصالات المادية لا تزال لها مكان في المعدات الصناعية

يتمتع تبديل الحالة الصلبة بمزايا في التطبيقات التي تتطلب تشغيلًا سريعًا للغاية أو تردد تحويل عاليًا جدًا. ومع ذلك، تظل الاتصالات المادية مفيدة للعديد من الأحمال الصناعية التقليدية.

يوفر الاتصال الميكانيكي حالة مفتوحة أو مغلقة محددة بوضوح. ويمكن أيضًا اختياره وفقًا للحمل الكهربائي المطلوب وتكوين الدائرة.

تشمل ترتيبات الاتصال المشتركة ما يلي:

تتيح هذه المرونة لمرحل واحد أداء مهام تحكم مختلفة دون تغيير مبدأ التشغيل الأساسي.

بالنسبة لمصممي المعدات، فإن الاختيار لا يتعلق بما إذا كان التبديل الميكانيكي أو الإلكتروني هو الأفضل عالميًا، بل يتعلق أكثر بالتكنولوجيا التي تناسب الدائرة.

لماذا يهم تكوين الاتصال التتابع

نادرًا ما تتطلب الآلات الصناعية نوعًا واحدًا فقط من إجراءات التبديل. قد تحتاج إشارة التحكم إلى تشغيل دائرة واحدة أثناء فصل دائرة أخرى، أو توفير إشارة حالة لمدخل تحكم منفصل.

يمكن للمرحل مع جهات الاتصال المتغيرة إجراء هذا النوع من التبديل من خلال حركة ميكانيكية واحدة.

على سبيل المثال:

وهذا هو أحد أسباب استمرار ظهور المرحلات التقليدية في لوحات التحكم بالماكينة والخزائن الكهربائية.

كيف يؤثر تبديل التردد على الاختيار

أحد القيود المهمة على المرحلات الميكانيكية هو أن جهات الاتصال والأجزاء المتحركة الخاصة بها تتعرض للتآكل الجسدي. تتضمن كل دورة تبديل حركة عضو الإنتاج وأسطح التلامس.

بالنسبة للتطبيقات ذات تردد التبديل المعتدل نسبيًا، قد لا يؤدي ذلك إلى إنشاء قيود كبيرة. بالنسبة للمعدات التي تتحول بسرعة كبيرة أو بشكل مستمر، قد يفكر المصممون في بدائل الحالة الصلبة.

ولذلك فإن ملف التشغيل مهم.

قد يكون التتابع مناسبًا عندما يتطلب النظام ما يلي:

يعتمد عمر الخدمة الفعلي على عوامل مثل نوع الحمل وتيار التحويل والجهد وتردد التشغيل ومواد الاتصال والظروف البيئية.

المواد الملامسة لها تأثير مباشر على تبديل الأداء

عندما تفتح نقاط الاتصال أو تغلق تحت الحمل، يمكن أن تنتج الظروف الكهربائية على سطح التلامس حرارة وقوسًا كهربائيًا ونقلًا للمواد. يؤثر التبديل المتكرر تدريجيًا على أسطح التلامس.

لهذا السبب، تعد مادة الاتصال جزءًا مهمًا من تصميم المرحل.

تُستخدم مواد التلامس القائمة على الفضة بشكل شائع في التبديل الكهربائي بسبب موصليتها الكهربائية وملاءمتها لتطبيقات التلامس. ومع ذلك، تعتمد المادة المناسبة على الحمل الكهربائي وظروف التشغيل وليس على اسم المادة وحده.

يتأثر أداء الاتصال بعدة عوامل:

وهذا مهم بشكل خاص في المعدات الصناعية التي تعمل بشكل متكرر على مدى فترات طويلة.

تتلاءم المرحلات بسهولة مع خزائن التحكم التقليدية

سبب آخر لاستمرار استخدامها هو التكامل المباشر. غالبًا ما تحتوي أنظمة التحكم الصناعية على بنيات أسلاك ثابتة باستخدام الكتل الطرفية، والموصلات، وقواطع الدائرة، وأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، والمؤقتات، والمرحلات.

يمكن تثبيت المرحل كعنصر تحويل وسيط دون الحاجة إلى إجراء تغييرات كبيرة على مفهوم التحكم الشامل.

وهذا مفيد عندما:

كما أن مبدأ التشغيل المألوف يجعل استكشاف الأخطاء وإصلاحها مباشرًا نسبيًا. يمكن للفنيين فحص دائرة الملف وحالة الاتصال والأسلاك والحمل المتصل بشكل منفصل.

حيث تظل المرحلات الكهرومغناطيسية شائعة

يظهر الاستخدام المستمر للمرحلات الميكانيكية بشكل خاص في المعدات التي يكون فيها التبديل الكهربائي البسيط أكثر أهمية من التشغيل عالي السرعة للغاية.

لوحات التحكم بالماكينة

يمكن للمرحلات أن تربط مخرجات وحدة التحكم بالمحركات والصمامات والمؤشرات وأجهزة الإنذار والأحمال الكهربائية الأخرى.

الأتمتة الصناعية

يمكنهم توفير مرحلة تبديل وسيطة بين وحدات التحكم الإلكترونية والأجهزة الميدانية.

دوائر التحكم في الطاقة

يمكن للمرحلات إدارة الدوائر المساعدة وتوفير الفصل الكهربائي بين الأجزاء المختلفة لنظام التحكم.

تحديث المعدات

قد تستخدم الآلات الحالية بنيات التحكم القائمة على الترحيل والتي تظل عملية للصيانة بدلاً من إعادة تصميمها بالكامل.

التتابع الكهرومغناطيسي أو تتابع الحالة الصلبة؟

إن التوافر المتزايد لمرحلات الحالة الصلبة لم يلغي المرحلات الميكانيكية. وبدلاً من ذلك، غالبًا ما يتم اختيار التقنيتين وفقًا لمتطلبات التشغيل المختلفة.

لا يعتبر أي من النوعين مناسبًا تلقائيًا لكل تطبيق. ينبغي النظر في خصائص الحمل، وتكرار التبديل، ومتطلبات العزل، وظروف التثبيت، وعمر الخدمة المتوقع معًا.

لماذا لم يختفي تصميم التتابع الأساسي

لا تتطلب الأتمتة الصناعية دائمًا أحدث تقنيات التحويل. غالبًا ما تحتاج المعدات إلى مكونات يسهل دمجها وفهمها واختبارها واستبدالها.

يستمر المرحل الكهرومغناطيسي في تلبية هذه المتطلبات في العديد من تطبيقات التحكم لأن مبدأ تشغيله بسيط: تنشيط الملف، وتحريك نظام الاتصال الميكانيكي، وتغيير حالة الدائرة.

هذه البساطة أيضًا تجعل من السهل تحديد حدودها. يمكن تقييم تآكل التلامس، والانحناء، وتردد التبديل، وقدرة الملف، وخصائص الحمل أثناء تصميم الدائرة.

مع استمرار أنظمة التحكم الصناعية في دمج أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، والاتصالات الرقمية، وأجهزة التحكم الإلكترونية، تظل المرحلات الميكانيكية مفيدة عندما يتطلب الأمر تبديل الاتصال المادي وعزل الدائرة. تنتج YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. مكونات التحكم الصناعي بما في ذلك المرحلات وموصلات التيار المتردد ومفاتيح الضغط على الزر ومصابيح الإشارة والمنتجات ذات الصلة. يعكس الوجود المستمر للمرحل الكهرومغناطيسي في خزائن التحكم الحديثة خيارًا هندسيًا عمليًا: عندما يتطلب التطبيق تبديلًا ميكانيكيًا معزولًا وقابلاً للتكوين، لا يزال بإمكان المرحل التقليدي أداء المهمة المطلوبة دون تعقيد غير ضروري.