مقاله اتوماسیون توسط سیستمهای نتوماتیک
- مقدمه
در این فصل به معرفی سیستمهای نتوماتیک مورد استفاده در خطوط تولیدی اتوماتیک می پردازیم. در این نگارش تنها به اصول کلی طراحی و اجزاء مهم سیستمهای نتوماتیک پرداخته خواهد شد که مقدمه لازم جهت آشنائی تخصصی با این سیستمها را برای یک مهندس کنترل فراهم می آورد.
لغت نیوماتیک(Pneumatic)( که به صورت پنوماتیک مطابق با برداشت از تلفظ این لغت به زبان آلمانی نیز در صنایع کشور مصطلح می باشد) از ریشه یونانی(Pneumos) به معنی تنفس گرفته شده است. استفاده از هوا فشرده در سیستمهای صنعتی به ابتدای انقلاب صنعتی به ابتدای انقلاب صنعتی بر می گردد و در ابتدای قرن بیستم به عنوان ابزار اصلی اتوماسیون سیستمهای تولیدی مورد استفاده قرار گرفته است. یک سیستم نیوماتیک شامل عملگرها یا جکهای نیوماتیک، شیرهای نتوماتیک یا الکترونیوماتیک، سنسورهای نیوماتیک، سیستم های انتقال نیوماتیک و سیستم تولید فشار هوا می باشد. در ابتدای این فصل به توضیحی مختصر درباره برخی از این اجزاء پرداخته و سپس طرحهای اتوماسیون توسط سیستمهای نیوماتیک را بررسی می نمائیم.
2-1- اجزاء سیستم نیوماتیک
1-2-1- انواع شیرهای نیوماتیک
شیرهای استفاده شده در سیستمهای نیوماتیک بمنظور کنترل سه کمیت فیزیکی زیر بکار می روند.
1- کنترل وضعیت جریان 2- کنترل فشار هوا 3- کنترل میزان جریان هوا
شیر کنترل وضعیت(directional valve) وسیله ای است که متناظر با دریافت یک سیگنال ورودی به صورت نیوماتیکی یا الکتریکی جهت عبور هوای فشرده را تغییر
می دهد و یا جریان یافتن یا متوقف شدن هوای فشرده در یک مسیر را کنترل می کند. این شیر کنترلی مهمترین جزء سیستم نیوماتیک در طراحی منطق سیستم های اتوماسیون
می باشد. این نوع از شیرهای کنترلی توسط کمیات زیر طبقه بندی می گردند:
1- تعداد پورتهای نیوماتیک ورودی و خروجی(2، 3، 4 یا 5)
2- تعداد وضعیتهای کنترل شونده حرکتی شیر(1، 2 یا 3)
3- نحوه تحریک شیر(دستی، نیوماتیکی یا برقی)
4- مشخصات طراحی شیر همانند ابعاد پورتهای ورودی و خروجی، دبی شیر و...
شکل زیر اجزاء داخلی یک شیر کنترلی و نحوه آب بندی آن توسط O-ring را نشان می دهد. عضو اصلی شیر که وظیفه کنترل جهت حرکت جریان را به عهده دارد سوزن شیر یا Spool نام دارد.
R
شکل 1-1 اجزاء داخلی یک شیر کنترل وضعیت
در اینجا می توانیم تعدادی از شیرهای کنترل وضعیت مورد استفاده متداوب در سیستمهای اتوماسیون را با توجه به وظیفه ای که انجام می دهند( و نه با تکیه به اصول طراحی شیر) طبقه بندی کنیم.
الف) شیر 2*2(دو در دو به معنای دو پورت ورودی- خروجی و دو وضعیتی)
همانگونه که در شکل 2-1 ملاحظه می شود ساختار داخلی این شیر به گونه است که در صورت عدم تحریک آن جریان ورودی هوا(پورت 1) نسبت به پورت خروجی(2) کاملا مسدود می باشد و لذا این شیر در حالت نرمال قطع یا(NC) می باشد. در صورت تحریک شیر، جریان هوا بین پورت ورودی(1) و خروجی(2) برقرار می شود. نمایش این شیر در مدارهای نیوماتیک به فرم زیر می باشد:
R
شکل 2-1 شیر کنترل وضعیت 2*2 و شماتیک نمایش آن در مدارهای نیوماتیک
ب) شیر 2*3(سه ورودی- خروجی، دو وضعیتی)
انواع این نوع شیر کنترل وضعیت به فرم سوزنی(spool) و کفشکی(Poppet) در شکل زیر نمایش داده شده اند. همانگونه که در شکل ملاحظه می شود ورودی هوای فشرده از پورت(1) یا مسدود بوده(N.C.) و یا با تغییرات وضعیت Spool به خروجی پورت(2) در شکل آورده شده است.
پ) شیر کنترل وضعیت 2*4 یا 3*4
این نوع شیر غالبا بصورت دیسکی طراحی شده و عملا امکان اتصال پورت ورودی(1) به خروجی(2) و پورت ورودی(3) به خروجی(4) را در یک وضعیت و اتصال(1) به(4) و(2) به (3) را در وضعیت دیگر مهیا می کنند. در حالت سه وضعیتی حالتی پیش بینی شده است که کلیه پورتها مسدود می باشند. شکل زیر نحوه عملکرد این شیر را بصورت شماتیک نمایش داده و با استفاده از یک جک نیوماتیک 2 طرفه نحوه استفاده از این شیر در یک مدار نیوماتیکی مشخص گردیده است.