مقاله اتوماسیون توسط سیستمهای نتوماتیك

مقاله اتوماسیون توسط سیستمهای نتوماتیك

- مقدمه

در این فصل به معرفی سیستمهای نتوماتیك مورد استفاده در خطوط تولیدی اتوماتیك می پردازیم. در این نگارش تنها به اصول كلی طراحی و اجزاء مهم سیستمهای نتوماتیك پرداخته خواهد شد كه مقدمه لازم جهت آشنائی تخصصی با این سیستمها را برای یك مهندس كنترل فراهم می آورد.

لغت نیوماتیك(Pneumatic)( كه به صورت پنوماتیك مطابق با برداشت از تلفظ این لغت به زبان آلمانی نیز در صنایع كشور 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. یك سیستم نیوماتیك شامل عملگرها یا جكهای نیوماتیك، شیرهای نتوماتیك یا الكترونیوماتیك، سنسورهای نیوماتیك، سیستم های انتقال نیوماتیك 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 نیوماتیك را بررسی می نمائیم.

2-1- اجزاء سیستم نیوماتیك

1-2-1- انواع شیرهای نیوماتیك

شیرهای استفاده شده در سیستمهای نیوماتیك بمنظور كنترل سه كمیت فیزیكی زیر بكار می روند.

1- كنترل وضعیت جریان          2- كنترل فشار هوا                   3- كنترل میزان جریان هوا

شیر كنترل وضعیت(directional valve) وسیله ای است كه متناظر با دریافت یك سیگنال ورودی به صورت نیوماتیكی یا الكتریكی جهت عبور هوای فشرده را تغییر
می دهد و یا جریان یافتن یا متوقف شدن هوای فشرده در یك مسیر را كنترل می كند. این شیر كنترلی مهمترین جزء سیستم نیوماتیك در طراحی منطق سیستم های اتوماسیون
می باشد. این نوع از شیرهای كنترلی توسط كمیات زیر طبقه بندی می گردند:

1- تعداد پورتهای نیوماتیك ورودی و خروجی(2، 3، 4 یا 5)

2- تعداد وضعیتهای كنترل شونده حركتی شیر(1، 2 یا 3)

3- نحوه تحریك شیر(دستی، نیوماتیكی یا برقی)

4- مشخصات طراحی شیر همانند ابعاد پورتهای ورودی و خروجی، دبی شیر و...

شكل زیر اجزاء داخلی یك شیر كنترلی و نحوه آب بندی آن توسط O-ring را نشان می دهد. عضو اصلی شیر كه وظیفه كنترل جهت حركت جریان را به عهده دارد سوزن شیر یا Spool نام دارد.

R

شكل 1-1 اجزاء داخلی یك شیر كنترل وضعیت

در اینجا می توانیم تعدادی از شیرهای كنترل وضعیت مورد استفاده متداوب در سیستمهای اتوماسیون را با توجه به وظیفه ای كه انجام می دهند( و نه با تكیه به اصول طراحی شیر) طبقه بندی كنیم.

الف) شیر 2*2(دو در دو به معنای دو پورت ورودی- خروجی و دو وضعیتی)

همانگونه كه در شكل 2-1 ملاحظه می شود ساختار داخلی این شیر به گونه است كه در صورت عدم تحریك آن جریان ورودی هوا(پورت 1) نسبت به پورت خروجی(2) كاملا مسدود می باشد و لذا این شیر در حالت نرمال قطع یا(NC) می باشد. در صورت تحریك شیر، جریان هوا بین پورت ورودی(1) و خروجی(2) برقرار می شود. نمایش این شیر در مدارهای نیوماتیك به فرم زیر می باشد:

R

شكل 2-1 شیر كنترل وضعیت 2*2 و شماتیك نمایش آن در مدارهای نیوماتیك

ب) شیر 2*3(سه ورودی- خروجی، دو وضعیتی)

انواع این نوع شیر كنترل وضعیت به فرم سوزنی(spool) و كفشكی(Poppet) در شكل زیر نمایش داده شده اند. همانگونه كه در شكل 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 شكل آورده شده است.

پ) شیر كنترل وضعیت 2*4 یا 3*4

این نوع شیر غالبا بصورت دیسكی طراحی شده و عملا امكان اتصال پورت ورودی(1) به خروجی(2) و پورت ورودی(3) به خروجی(4) را در یك وضعیت و اتصال(1) به(4) و(2) به (3) را در وضعیت دیگر مهیا می كنند. در حالت سه وضعیتی حالتی پیش بینی شده است كه كلیه پورتها مسدود می باشند. شكل زیر نحوه عملكرد این شیر را بصورت شماتیك نمایش داده و با استفاده از یك جك نیوماتیك 2 طرفه نحوه استفاده از این شیر در یك مدار نیوماتیكی مشخص گردیده است.