تعیین اندازه PLC، ورودی/خروجیها و حسگرها برای اتوماسیون خشککن غلات
طراحی ورودی/خروجی PLC برای اتوماسیون خشککن غلات و مخزن ذخیره: شمارش ورودی/خروجیهای گسسته/آنالوگ، انتخاب حسگرهای کلاس II بخش ۱/۲، سیمکشی کنتاکتورها و یکپار...
اتوماسیون خشککن غلات در نقطه تلاقی جابهجایی مواد فله، کنترل احتراق یا هوای گرمشده و الزامات برقکاری برای گردوغبار قابلاشتعال قرار دارد. یک خشککن و خط جابهجایی متوسط، با احتساب سنجش سطح مخزن، دما، رطوبت، پایش چرخش، بازخورد موتور، عملگرهای دمپر و تجهیزات اپراتور، معمولاً بین هشتاد تا دویست نقطه PLC I/O دارد. برآورد کمتر از نیازِ I/O باعث تغییرات دیرهنگام در تابلو میشود؛ برآورد بیش از حد بدون داشتن فلسفهای برای سنسورها نیز هزینه را هدر میدهد و همچنان شکافهایی در الزامات مکانهای خطرناک باقی میگذارد. این مقاله روشی عملی برای تعیین اندازه I/O و سنسورها ارائه میکند که با ملاحظات گردوغبار Class II Division 1 یا Division 2 Group G بر اساس NFPA 61 و قوانین نصب NEC همراستا است.
تابلوهای کنترل خشککن غلات باید شمارش دقیق I/O را با روشهای سنجش و حفاظت متناسب با گردوغبار ترکیب کنند.
روشهای حفاظتی معمول شامل محفظههای ضداحتراق گردوغبار (DIP)، موانع ذاتاً ایمن (IS) برای سنسورهای کمانرژی و مدارهای غیرجرقهزا (NI) در مواردی است که ردهبندی Division اجازه میدهد. خود پلتفرم PLC معمولاً در اتاق برق تمیز یا عمومی قرار میگیرد، در حالی که تجهیزات میدانی و ایستگاههای کنترل محلی باید ردهبندی Division را داشته باشند. هرگز تصور نکنید یک سنسور مجاورتی استاندارد 24 V DC بدون بررسی نقشه ردهبندی ناحیه، برای نصب در یک نیمطبقه غبارآلود مناسب است.
مجموعه سنسورهای خشککن
تشخیص سطح معمولاً فناوریهای نقطهای و پیوسته را ترکیب میکند. سوئیچهای خازنی یا پارویی، اینترلاک سطح بالا را در مخازن واسط و بخشهای خشککن فراهم میکنند. رادار موج هدایتشونده (GWR) در جاهایی که موجودی و منطق پرکردن خودکار به مقدار آنالوگ نیاز دارند، سطح پیوسته را تأمین میکند. سوئیچهای چرخش یا سرعت صفر روی الواتورها و نوارنقالهها باید از نوع ایمن در حالت عادیبسته باشند تا قطعشدن سیم مانند توقف محور تشخیص داده شود. حلقههای دما از ترموکوپل یا RTD در نواحی گرمشده و هوای پلنوم استفاده میکنند؛ اندازهگیری رطوبت نیز معمولاً با یک سنسور تخصصی 4–20 mA انجام میشود که به کارت ورودی آنالوگ متصل است. هرکدام از این انتخابها نوع متفاوتی از ماژول I/O را تعیین میکنند: DC گسسته، ترموکوپل، RTD یا جریان آنالوگ.
| کارکرد | تجهیز معمول | نوع I/O |
|---|---|---|
| سطح بالا | خازنی / پارویی | DI، ترجیحاً ایمن در حالت خرابی |
| سطح پیوسته | رادار موج هدایتشونده | AI 4–20 mA |
| تأیید حرکت | سرعت صفر / چرخش NC | DI |
| دما | TC یا RTD | ماژول TC/RTD |
| رطوبت | ترانسمیتر رطوبت | AI 4–20 mA |
| وضعیت موتور | کنتاکت کمکی + OL + سرعت | DI (+ AI در صورت وجود سرعت) |
برای موتورها چیزی بیش از یک فرمان راهاندازی در نظر بگیرید. برای بازخورد کنتاکت کمکی کنتاکتور، تریپ اضافهبار و سرعت صفر یا حرکت بهدستآمده از انکودر، ورودیهای گسسته اختصاص دهید؛ این کار در جاهایی که خطر آلودگی متقاطع یا آتشسوزی وجود دارد و تأیید جریان مواد ضروری است، اهمیت دارد. اگر VFD وجود دارد، تصمیم بگیرید بازخورد سرعت از طریق آستانههای گسسته، خروجیهای آنالوگ یا وضعیت شبکه برگردد و این نقاط را بهطور صریح در شمارش وارد کنید.
ولتاژ خروجی گسسته و ظرفیت رزرو
کویل کنتاکتورها در تأسیسات غلات اغلب 120 V AC است، زیرا این ولتاژ با مراکز کنترل موتور موجود مطابقت دارد. رلههای واسط به PLC اجازه میدهند از کارتهای خروجی 120 V AC یا خروجیهای 24 V DC که کویل رله را راهاندازی میکنند، استفاده کند. خروجیهای 24 V DC استانداردسازی تابلو را سادهتر میکنند و خطر برقگرفتگی داخل کابینتهای PLC را کاهش میدهند، اما به انتخاب رله و مدارهای سرکوب نیاز دارند. این انتخاب را یکبار در استاندارد کارخانه مستند کنید و ولتاژ کویلها را بدون دلیل روی یک ترمینالاستریپ مشترک مخلوط نکنید.
پس از نهاییشدن شمارش اولیه، ظرفیت رزرو پانزده تا بیست درصد یک قاعده عملی است. نقاط رزرو باید روی هر نوع ماژولی که واقعاً استفاده میکنید وجود داشته باشند، نه فقط روی رکهای گسسته؛ زیرا اگر همه کانالهای آنالوگ مصرف شده باشند، اضافهکردن یک حلقه رطوبت در مراحل پایانی فایدهای ندارد. برای توسعه، در صورت اضافهشدن بخشهای جدید خشککن، اسلاتهای خالی یا ظرفیت رزروشده شاسی باقی بگذارید.
صفحههای HMI مربوط به نواحی خشککن باید سلامت سنسورها را، نه فقط مقادیر فرایندی را، نمایش دهند تا اپراتورها بتوانند خطاهای ناشی از گردوغبار را از تریپهای فرایندی تشخیص دهند.
مراحل تعیین اندازه HMI و رویهها
برنامهریزی HMI باید در برآورد I/O لحاظ شود، زیرا هر نقطه آنالوگ و هر نقطه گسسته حیاتی به آلارم، روندنمایی و نمایش اولین رخداد نیاز دارد. اپراتورهای خشککن به نمای کلی و واضح نواحی متکی هستند: رطوبت ورودی، رطوبت خروجی، دمای پلنوم، تأیید فن و وضعیت سطح بالای مخزن. صفحههای تجهیزات را طوری طراحی کنید که بیتهای خطای سنسور را بهوضوح از اینترلاکهای فرایندی جدا نشان دهند تا خرابی GWR شبیه خالیبودن مخزن دیده نشود.
- تجهیزات مکانیکی را فهرست کنید و کارکردهای سنجش را بر اساس جدول بالا تعیین کنید.
- ردهبندی ناحیه را اعمال کنید و تجهیزات DIP، IS یا NI را متناسب با آن انتخاب کنید.
- کانالهای DI/DO/AI/AO/TC/RTD را بشمارید، سپس برای هر نوع 15–20٪ ظرفیت رزرو اضافه کنید.
- راهبرد ولتاژ DO را انتخاب کنید (120 V AC بهصورت مستقیم در برابر 24 V DC با رلههای واسط).
- تگهای HMI، روندها و آلارمهای اولین رخداد را برای هر سنسور مرتبط با ایمنی مشخص کنید.
شمارش I/O و ممیزی سنسورهای ناحیه غبار
اشتباهات رایج شامل شمردن فقط موتورها و فراموشکردن ورودیهای آنالوگ سطح و رطوبت، استفاده از سوئیچهای سرعت صفر N.O. که کابلهای قطعشده را پنهان میکنند، نصب سنسورهای فاقد ردهبندی در نواحی غبار Class II و حذف ظرفیت رزرو آنالوگ است. مورد پرتکرار دیگر، بیتوجهی به اتصال زمین شیلد در مدارهای رطوبت 4–20 mA و GWR است که باعث تریپهای نویزی میشود و اپراتورها را به غیرفعالکردن آنها سوق میدهد.
شمارش منضبط، انتخاب تجهیزات مکانهای خطرناک و ظرفیت رزرو، سیستمهای کنترل خشککن را قادر میسازد در برابر توسعههای فصل برداشت دوام بیاورند. یک پلتفرم PLC را استاندارد کنید و ماژولهای I/O و کنترلر PLC سازگار را در انبار نگه دارید تا توقفهای فصل برداشت بهجای انتظار برای جایگزینهای ترکیبی از چند تأمینکننده، در چند ساعت برطرف شوند.
درباره نویسنده
مارک تاونسند | مهندس ارشد اتوماسیون – سیستمهای Allen-Bradley
مارک تاونسند مهندس ارشد اتوماسیون است و بیش از ۱۸ سال با پلتفرمهای Allen-Bradley، از جمله ControlLogix، CompactLogix و SLC-500 قدیمی، تجربه دارد. فعالیت روزمره او شامل راهاندازی منطق RSLogix / Studio 5000 و HMI نرمافزار FactoryTalk View در ناوگانهای قدیمی و ترکیبی است.
