خانه
گاما

درسنامه آموزشی نگهداری و تعمیر سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک کلاس یازدهم مکاترونیک

پودمان 1: نصب و راه اندازی رله هوشمند

بازدید1/3 K
تاریخ بروزرسانی1400/11/29

با پیدایش اولین کارگاه‌های صنعتی، نیاز به کنترل و اتوماسیون صنعتی مورد توجه مدیران صنعت قرار گرفت. اولین ابزارهای کنترل صنعتی، سیستم‌های مکانیکی مانند بازوها، اهرم‌ها و چرخ دنده‌ها بودند. به مرور زمان استفاده از هوای فشرده و روغن موجب پیدایش سیستم‌های کنترل پنوماتیکی و هیدرولیکی گردید.

اما با پیدایش کلیدهای مغناطیسی در سال 1835 میلادی، فرآیندهای کنترلی به کمک مدارات فرمان الکتریکی، بصورت سخت‌افزاری ظهور و بروز یافت. اما با پیدایش ریز پردازنده‌ها، فرآیندهای کنترل و اتوماسیون صنعتی و ساختمانی دچار تحول چشمگیر شدند. کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) به مرور جایگاه خود را به عنوان بهترین ابزار اتوماسیون در صنعت باز کرد. اما در سال 1960 میلادی جهت کاهش هزینه و تسهیل فرآیند اتوماسیون صنعتی، سخت افزار رله هوشند به بازار ارائه شد.

واحد یادگیری 1: شایستگی اجرای مدارهای کاربردی با رله هوشمند

آیا تا به حال پی برده‌اید؟

- برای کنترل یک فرآیند صنعتی چه سیستم‌هایی وجود دارد؟
- مزایا و معایب هر یک از سیستم‌های کنترل صنعتی چیست؟
- چگونه می‌توان پیش از اجرای یک فرآیند کنترل از عملکرد مطلوب آن اطمینان حاصل نمود؟
- چگونه می‌توان مدارهای روشنایی را با کمک گیت‌های منطقی معادل‌سازی نمود؟

هدف از این شایستگی عبارتند از:

1- توانایی انتخاب سخت‌افزار مناسب با توجه به مزایا و معایب محصولات شرکت‌های مختلف سازنده رله‌های هوشمند.
2- توانایی انتخاب سخت‌افزار با توجه به تعداد المان‌های کنترل‌کننده و کنترل‌شونده.
3- توانایی سیم‌کشی رله هوشمند.
4- توانایی تبدیل زبان‌های نردبانی و بلوک دیاگرامی.
5- توانایی نصب نرم‌افزار شبیه‌ساز (LSC) بر روی رایانه.
6- توانایی انتقال برنامه نوشته‌شده در نرم‌افزار به سخت‌افزار.

استاندارد عملکرد

پس از اتمام واحد یادگیری و کسب شایستگی، هنرجویان قادر به انتخاب رله هوشمند متناسب با احتیاجات فرآیند اتوماسیون و برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی فرآیند کنترل توسط رله هوشمند خواهند بود.

بررسی مزایا و معایب انواع سیستم‌های کنترل صنعتی

به‌طور کلی دو نوع سیستم کنترلی وجود دارد.

الف) سیستم کنترل سخت‌افزاری
ب) سیستم کنترل نرم‌افزاری

الف) سیستم کنترل سخت‌افزاری

سیستم‌های کنترل سخت‌افزاری به دو گروه رله‌ای و الکترونیکی تقسیم می‌شوند. شما پیش‌تر با کنترل‌کننده‌های رله‌ای مانند مکانیکی، هیدرولیکی و پنوماتیکی آشنا شده‌اید.

فعالیت کلاسی 1 (صفحه 3 کتاب درسی)

 

مثال‌هایی از سیستم‌های کنترل رله‌ای عنوان و معایبشان را برشمارید:

سیستم کنترل سخت‌افزاری الکترونیکی یا همان سیستم کنترل کنتاکتوری، نسبت به سیستم‌های کنترل سخت‌افزاری رله‌ای دارای مزایای قابل‌توجهی می‌باشند که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- پیاده‌سازی ساده‌تر، کم هزینه‌تر و با صرف زمان کمتر
2- تعمیر و نگهداری ساده‌تر و کم هزینه‌تر
3- امکان تصحیح و به‌روزآوری فرآیند کنترل با صرف هزینه و زمان کمتر

ب) سیستم کنترل نرم‌افزاری

سیستم کنترل نرم‌افزاری نیز شامل دو گروه عمده است:

1- رایانه‌ای (IPC)
2- منطقی قابل‌ برنامه‌ریزی (PLC)

ترجمه کنید (صفحه 4 کتاب درسی)

 

Some of the Programmable Logic Controller advantages:

1- Flexibility

One single Programmable Logic Controller can easily run many machines.

2- Correcting Errors

In old days, with wired relay-type panels, any program alterations required time for rewiring of panels and devices. With PLC control any change in circuit design or sequence is as simple as retyping the logic. Correcting errors in PLC is extremely short .and cost effective

 3- Space Efficient

Today's Programmable Logic Control memory is getting bigger and bigger this means that we can generate more and more contacts, coils, timers, sequencers, counters and so on. We can have thousands of contact timers and counters in a single PLC. Imagine what it would be like to have so many things in one panel

4- Low Cost

Prices of Programmable Logic Controllers vary from few hundreds to few thousands. This is nothing compared to the prices of the contact and coils and timers that you would pay to match the same things. Add to that the installation cost, the shipping cost and so on

5- Testing

A Programmable Logic Control program can be tested and evaluated in a lab. The program can be tested, validated and corrected saving very valuable time

6- Visual observation

When running a PLC program a visual operation can be seen on the screen. Hence troubleshooting a circuit is really quick, easy and simple

در اواسط دهه 90 میلادی شرکت زیمنس، کنترل‌کننده کوچک خود با نام !LOGO را به بازار معرفی نمود. این تجهیز از نظر ساختمان و شکل ظاهری مانند PLC است تا حدی که در ابتدای معرفی این تجهیز به بازار، از آن به اشتباه با عنوان Mini PLC یاد می‌شد. این کنترل‌کننده دارای جزئیات کمتر نسبت به PLC می‌باشد و شاید بهتر باشد به آن یک رله قابل برنامه‌ریزی یا رله هوشمند بگوییم. این تجهیز به علت ساختار ساده‌تر، حجم و ابعاد کوچک‌تر و البته قدرت پردازش پایین‌تر نسبت به PLC دارای قیمت پایین‌تری است اما همین دلایل کافی بود تا مهندسان صنعت برق و اتوماسیون صنعتی گرایش چمشگیری به استفاده از این تجهیز داشته باشند.

با توجه به اینکه در ایران رله‌های هوشمند شرکت زیمنس از استقبال بیشتری نسبت به محصولات دیگر شرکت‌ها برخوردارند، این محصول بیشتر با نام !LOGO شناخته می‌شود. اما شرکت‌هایی همچون اشنایدر آلمان، مولر آلمان، فونیکس آلمان، امرون ژاپن و ماهر ایران محصولات خود را با نام‌های Zelio، Easy، Zen و !Smart LOGO به بازار عرضه کرده‌اند.

با توجه به اینکه بسیاری از شرکت‌های فعال در امر اتوماسیون صنعتی در ایران، استفاده از رله‌های هوشمند شرکت زیمنس را نسبت به دیگر برندهای معتبر این تجهیز، ترجیح داده‌اند و همچنین با توجه به اینکه نرم‌افزار شبیه‌ساز LSC شباهت زیادی به نرم‌افزار شبیه‌ساز PLC دارد، نظام آموزش فنی‌حرفه‌ای و کاردانش وزارت آموزش و پرورش نیز از ابتدای ورود به بحث آموزش اتوماسیون صنعتی، این تجهیز را مبنای آموزش‌های خود قرار داده است. از سوی دیگر با توجه به اهمیت خودباوری ملیّ و نگاه درون‌زا و در پی آن اشتغال‌آفرینی در مشاغل دانش‌بنیان، در این فصل از کتاب، سخت‌افزار !Smart LOGO مبنای آموزش قرار گرفته است.

نصب نرم‌افزار شبیه‌ساز

یکی از مزایای حائز اهمیت در استفاده از رله هوشمند !Smart LOGO امکان بهره‌گیری از نرم‌افزار شبیه‌ساز (LOGO! Soft Comfort(LSC شرکت زیمنس می‌باشد.

فعالیت کلاسی 2 (صفحه 7 کتاب درسی)

 

مطابق آموزش تصویری مشاهده شده، نرم‌افزار LSC را بر روی رایانه نصب کنید.

نرم‌افزار LSC را اجرا و مطابق دستور‌العمل زیر یک مدار ساده را شبیه‌سازی نمایید.

فعالیت کلاسی 3 (صفحه 7 کتاب درسی)

 

1- از نوار ابزار بالای صفحه، بر روی فلش کنار پروژه جدید کلیک کرده، گزینه Ladder diagram را انتخاب کنید.

2- گزینه Make contact از نوار المان‌ها را انتخاب و در صفحه پروژه کلیک نمایید. پنجره جدیدی باز خواهد شد که در آن می‌توانید انواع ورودی‌ها را انتخاب کنید. در این مرحله I1[Input] را انتخاب کنید.

3- گزینه Relay coil از نوار المان‌ها را انتخاب و در صفحه پروژه کلیک نمایید. 

4- اکنون از نوار ابزار سمت چپ، با انتخاب گزینه Connect، اتصال بین ورودی I1 و خروجی Q1 را با تکنیک Drag&Drop بین پایه‌های المان‌ها برقرار کنید. شما می‌توانید از کلید میانبر F5 نیز برای فعال‌نمودن گزینه Connect استفاده نمایید.

5- اکنون جهت نمایش چگونگی عملکرد مدار فوق، از نوار ابزار سمت چپ گزینه Simulation را انتخاب و یا از کلید میانبر F3 بر روی صفحه کلید استفاده کنید.

6- با کلیک بر روی I1 تغییرات Q1 را دنبال و به عبور جریان‌الکتریسیته در مدار دقت کنید.

فکر کنید (صفحه 10 کتاب درسی)

 

در مدار فعالیت 3 بر روی ورودی I1 کلیک راست کرده در پنجره بازشده، گزینه اول (...Block Propertie) را انتخاب و در پنجره جدید سربرگ سوم (simulation) را انتخاب کنید. همان‌طور که در شکل نیز مشاهده می‌کنید در این پنجره 4 حالت برای ورودی‌ها می‌توان انتخاب نمود. هر بار یکی از گزینه‌ها را انتخاب و تفاوت عملکرد ورودی I1 را در خروجی Q1 بررسی نمایید.

سپس برای هر یک از حالات، یک معادل پارسی انتخاب نمایید.

1- Switch
2- Momentary pushbutton (make)
3- Momentary pushbutton (break)
4- Frequency

فعالیت کلاسی 4 (صفحه 10 کتاب درسی)

 

با مقایسه شمای مسیر جریان اتصال تک‌پل، با مدار شبیه‌سازی‌شده در فعالیت کلاسی 3 متوجه می‌شوید در این فعالیت توانستید به کمک نرم‌افزار شبیه‌ساز LSC یک مدار ساده روشنایی را پیاده‌سازی نمایید.

اکنون شمای مسیر جریان اتصال دوپل را رسم و سعی کنید این مدار روشنایی را به کمک نرم‌افزار شبیه‌ساز LSC پیاده‌سازی نمایید. 

شمای مسیر جریان اتصال تک‌پل
شمای مسیر جریان اتصال تک‌پل

سیم‌بندی سخت‌افزار !Smart LOGO

رله‌های هوشمند از نظر منبع تغذیه ولتاژ شامل دو دسته می‌شوند:

الف) منبع تغذیه جریان متناوب
ب) منبع تغذیه جریان مستقیم

در اتصال رله‌های هوشمند به منبع تغذیه جریان مستقیم کافی است مطابق شکل، قطب مثبت منبع تغذیه از طریق یک فیوز به پایه +L متصل و قطب منفی نیز مستقیما به پایه N اتصال یابد.

اما در اتصال رله‌های هوشمند با ولتاژ نامی 220 جریان متناوب با توجه به اینکه تجهیز به‌طور مستقیم به شبکه برق شهری متصل می‌شود لازم است جهت حفاظت در مقابل ولتاژهای شدید و ناگهانی، یک مقاومت تابع ولتاژ (Voltage Depend Resistor (VDR)) 20٪ بیشتر از ولتاژ نامی انتخاب و مطابق شکل بین دو پایه L1 و N نصب گردد.

فعالیت کارگاهی 1 (صفحه 12 کتاب درسی)

 

مطابق شکل و با استفاده از کلید شاسی زنگ اخبار، لامپ، فیوز تک‌فاز و مقاومت تابع ولتاژ؛ سیم‌کشی فعالیت کلاسی 3 را پیاده‌سازی نمایید.

بارگذاری رله از LSC به رله هوشمند

اکنون جهت پیاده سازی برنامه نوشته شده توسط نرم افزار LSC، لازم است برنامه بر روی رله هوشمند بارگذاری گردد. به این منظور ابتدا باید کابل اتصال رله هوشمند و رایانه، به ویندوز شناسانده شود تا امکان برقراری ارتباط بین این دو فراهم گردد.

فعالیت کلاسی 5 (صفحه 12 کتاب درسی)

 

مدار رسم شده در فعالیت کلاسی 3 را باز نموده کابل اتصال رله هوشمند به رایانه را متصل نمایید و مطابق شکل در نوار ابزار بالایی، بر روی گزینه !PC > LOGO کلیک نمایید.

فعالیت کلاسی 6 (صفحه 13 کتاب درسی)

 

پیغام ظاهر شده را به کمک هم‌گروهی خود ترجمه و با هم‌فکری یکدیگر، مشکل به‌وجود آمده را برطرف نمایید.

فعالیت کلاسی 7 (صفحه 13 کتاب درسی)

 

ابتدا شمای مسیر جریان مدار روشنایی راه‌پله را رسم و سپس سعی کنید این مدار روشنایی را به کمک نرم‌افزار شبیه‌ساز LSC پیاد‌ه‌سازی نمایید.

ترجمه کنید (صفحه 15 کتاب درسی)

 

با انتخاب T001 متنی در پایین پنجره نمایان می‌گردد که در ذیل آمده است.، این متن را ترجمه کنید.

All changes relate to the originally chosen block.

In order to configure T001, click on OK and reopen the dialog.

فکر کنید (صفحه 16 کتاب درسی)

 

اکنون مدار روشنایی راه‌پله به کمک تایمر را مطابق زمان‌بندی نمایش داده شده در شکل صفحه 13 تنظیم و بر اساس آنچه که از عملکرد مدار مشاهده می‌کنید، مطابق نمودار 1، در دیگر نمودارها خروجی Q را رسم کنید؟ 

1- شاسی I1 را یک مرتبه فعال کنید.
2- شاسی I1 را یک مرتبه فعال کنید و 3 ثانیه بعد شاسی I2 فعال کنید.
3- شاسی I1 را یک مرتبه فعال کنید و یک ثانیه بعد مجددا فعال کنید.

ترجمه کنید (صفحه 17 کتاب درسی)

 

اکنون سعی کنید توضیحات نرم‌افزار LSC را در مورد این تابع ترجمه کنید:

Description of the function Off Delay Timer

Output Q is set to 1 instantaneously with a 0 to 1 transition at input Trg.
At the 1 to 0 transition at input Trg, LOGO! Retriggers the current time T, and the output remains set. The output Q is reset to 0 when Ta reaches the value specified in T (Ta=T) off delay

A one-shot at input Trg retriggers the time Ta.

آشنایی با زبان‌های برنامه‌نویسی

رله‌های هوشمند به دو روش قابل برنامه‌ریزی هستند:
- نردبانی (Ladder (LAD))
- بلوکی (Function Block Diagram (FBD))

نمونه‌ای از برنامه به روش بلوکی
نمونه‌ای از برنامه به روش بلوکی
نمونه‌ای از برنامه به روش نردبانی
نمونه‌ای از برنامه به روش نردبانی

آنچه تاکنون برای طراحی مدارهای روشنایی در نرم‌افزار LSC ارائه‌شده، روش نردبانی بوده است. اما در روش بلوکی، اجزای مدار به کمک دروازه‌های منطقی پیاده‌سازی می‌گردد. لازم به ذکر است در این روش، نماد گیت‌های منطقی بر اساس استاندارد امریکایی طراحی شده‌است.

عناصر برنامه‌نویسی در LSC به سه قسمت کلی دسته‌بندی می‌شود:

1- ثابت‌ها (Constants)

الف) دیجیتال
ب) آنالوگ

2- توابع پایه (Basic function)

3- توابع ویژه (Special function)

الف) تایمر
ب) شمارنده
ج) آنالوگ
د) متفرقه

در ادامه به نحوه تنظیمات و عملکرد توابعی خواهیم پرداخت که بیشترین کاربرد را برای شما دارند.

فکر کنید (صفحه 18 کتاب درسی)

 

آیا می‌توانید به کمک دروازه‌های منطقی مدار کنترل کولر را به نحوی طراحی کنید که با زدن کلید I1 پمپ آب شروع به کار کند و با زدن I2 موتور کولر روشن شود و I3 وظیفه تبدیل وضعیت سرعت موتور از کند به تند را به عهده داشته باشد؟

مدار به نحوی عمل کند که پیش از روشن‌شدن پمپ آب، موتور کولر روشن نشود.

فعالیت کلاسی 8 (صفحه 19 کتاب درسی)

 

نرم‌افزار LSC را اجرا و از نوار ابزار بالای صفحه، بر روی فلش کنار پروژه جدید کلیک کرده، گزینه Function block diagram را انتخاب کنید. 

مدار زیر را پیاده‌سازی و عملکرد آن را با مداری که خودتان طراحی کرده‌اید مقایسه کنید.

جهت NOT کردن پایه 2 بلوک B004، بر روی آن دوبار کلیک نمایید. 

در مدار فوق عناصر I1، I2 و I3 ثابت دیجیتال ورودی (Digital Input) و Q1، Q2 و Q3 ثابت دیجیتال خروجی (Digital Output) و B001، B002 و B003 پایه تابع AND می‌باشند که در ادامه در مورد آن‌ها توضیح داده خواهد شد.

ثابت‌ها

ثابت‌ها شامل ورودی، خروجی و پرچم‌های (Flag) دیجیتال و آنالوگ می‌باشد.

الف) دیجیتال

شامل ورودی‌ها، خروجی‌ها، کلیدهای مکان‌نما، بیت‌ها شیفت رجیستر، یک دیجیتال، صفر دیجیتال، اتصال‌دهنده باز و پرچم‌ها می‌باشد.

1- ورودی (Input) 

ورودی‌های دیجیتال می‌توانند دارای مقادیر صفر یا یک باشند. رله‌های هوشمند حداکثر می‌توانند تعداد 24 ورودی دیجیتال داشته باشند. با دو بار کلیک چپ بر روی هر ورودی دیجیتال در محیط برنامه‌نویسی پنجره مشخصات آن باز می‌شود.

در سربرگ Parameter از این پنجره می‌توان شماره مربوط به ورودی را که حداکثر 24 می‌باشد، انتخاب نمود.

در سربرگ Comment از این پنجره می‌توان توضیحاتی در مورد این ورودی درج نمود تا در هنگام مطالعه برنامه، مشخص باشد که هر ورودی مربوط به کدام عنصر در فرآیند اتوماسیون شما است. در فعالیت کلاسی 8، ورودی‌های 1، 2 و 3 به ترتیب Water Power و Pomp و Slow/Fast نام‌گذاری شدند.

در سربرگ Simulation از این پنجره می‌توان نوع این ورودی برای شبیه‌سازی را تعیین کرد. 

2- خروجی 

در رله‌های هوشمند حداکثر تعداد 16 خروجی دیجیتال وجود دارد که روشن یا خاموش‌بودن آن‌ها، به معنای وصل یا قطع‌بودن خروجی رله می‌باشد. سخت‌افزار رله هوشمندی که در اختیار دارید تنها 4 خروجی دارد. برای در اختیارداشتن خروجی‌های بیشتر و امکان فرمان‌دادن به تعداد بیشتری از عناصر در مدار کنترل، لازم است ماژول توسعه ورودی/ خروجی اضافه نمایید.

بجز عناصر ورودی و خروجی دیجیتال، عناصر دیگری مانند کلیدهای مکان‌نما، یک دیجیتال، صفر دیجیتال و پرچم‌ها نیز از ثابت‌های دیجیتال هستند.

ب) آنالوگ

آنالوگ به سیگنالی گفته می‌شود که پیوستگی در آن حفظ می‌شود و متغیر است. مانند خروجی سنسور دما، فشار و سطح مایع. ولتاژ سیگنال ورودی به رله هوشمند بین صفر تا 10 ولت و جریان آن بین صفر تا 20 میلی‌آمپر است.

1- ورودی آنالوگ (Analog Input) 

در سخت‌افزار !Smart LOGO ورودی‌های I1 و I2 قابلیت استفاده به عنوان ورودی آنالوگ را دارند.

2- خروجی آنالوگ (Output) 

در سخت‌افزار !Smart LOGO می‌توان از خروجی‌های Q1 و Q2 به عنوان خروجی‌های آنالوگ استفاده نمود. رنج ولتاژ این سیگنال‌های خروجی بین صفر تا 10 ولت و جریان آن بین صفر تا 20 میلی‌آمپر یا 4 تا 20 میلی‌آمپر است.

توابع پایه

منظور از توابع پایه، توابع منطقی AND ،OR ،NOT، NAND ،NOR و XOR می‌باشد. شکل ظاهری این توابع در LSC مطابق استاندارد امریکایی می‌باشد.

علاوه‌بر توابع متعارف منطقی اشاره‌شده، دو تابع AND تحریک‌شده با لبه بالارونده و AND تحریک‌شده با لبه پایین‌رونده نیز وجود دارد.

AND تحریک‌شده با لبه بالارونده 

خروجی این تابع زمانی فعال می‌شود که مقدار تمام ورودی‌ها یک باشد و حداقل مقدار یکی از ورودی‌ها در سیکل قبل صفر بوده باشد و مدت زمان فعال ماندن خروجی این تابع نیز یک سیکل خواهد بود. در شکل روبرو سیکل‌های زمانی تابع AND تحریک‌شونده با لبه بالارونده نمایش داده شده است.

NAND تحریک‌شده با لبه پایین رونده 

خروجی این تابع زمانی فعال می‌شود که مقدار یکی از ورودی‌ها از یک به صفر تغییر وضعیت دهد. مدت زمان فعال ماندن خروجی این تابع نیز یک سیکل است. در شکل روبرو سیکل‌های زمانی تابع NAND تحریک‌شده با لبه پایین رونده نمایش داده شده است.

فعالیت کلاسی 9 (صفحه 22 کتاب درسی)

 

1- مدارهای روشنایی تک‌پل و دو‌پل که در فعالیت‌های 3 و 4 به روش نردبانی شبیه‌سازی نمودید به روش بلوکی شبیه‌سازی نمایید.

2- مدارهای روشنایی راه‌پله که در فعالیت 7 به روش نردبانی شبیه‌سازی نمودید به روش بلوکی شبیه سازی نمایید.

پژوهش کنید (صفحه 23 کتاب درسی)

 

در مورد حوادث ناشی از عدم رعایت ایمنی کار با دستگاه‌های پرس هیدرولیک تحقیق کنید و نتایج تحقیق خود را در کلاس ارائه دهید.

فکر کنید (صفحه 23 کتاب درسی)

 

آیا می‌توانید راهکاری ارائه و برای آن مداری طراحی کنید که حوادث ناشی از بی احتیاطی کارگران در حین کار با دستگاه‌های پرس را کاهش دهد؟ طرح خود را هم به روش نردبانی و هم به روش بلوکی پیاده‌سازی نمایید.

توابع ویژه

توابع ویژه در LSC شامل سه گروه می‌باشند:

الف) تایمرها (Timer)
ب) شمارنده‌ها (Counter)
ج) توابع آنالوگ (Analog)
د) توابع متفرقه (Miscellaneous)

در توابع ویژه پایه‌ها و اتصالاتی وجود دارد که پیش از آشنایی با تک تک توابع، لازم است اشاره‌ای به این اتصالات داشته باشیم.

پایه (S (set

فعال‌شدن این پایه می‌تواند موجب فعال‌شدن خروجی تابع گردد.

پایه R (reset)

این پایه نسبت به دیگر پایه‌های تابع دارای اولویت، تقدم و ارجحیت است و فعال‌شدن آن موجب غیرفعال‌شدن خروجی تابع می‌گردد.

پایه (TRG (trigger

فعال‌شدن این پایه موجب تحریک و شروع به کار سیکل تابع می‌گردد.

پایه (CNT (count

این پایه پرای شمارش پالس‌ها استفاده می‌شود.

پایه (DIR (direction

این ورودی برای تعیین جهت شمارش (صعودی یا نزولی) استفاده می‌شود.

پایه (EN (enable

این پایه موجب فعال‌شدن تابع می‌گردد و تا زمانی که این پایه فعال نشود، تابع به هیچ یک از دیگر ورودی‌های خود ترتیب اثر نخواهد داد و عملا تابع غیرفعال است.

تایمرها

در نرم‌افزار LSC دوازده نوع تایمر وجود دارد که در اینجا به کاربردی‌ترین آن‌ها می‌پردازیم. 

فکر کنید (صفحه 24 کتاب درسی)

 

مدار زیر را پیاده‌سازی و پس از اجرای برنامه، در خصوص تفاوت عملکرد بلوک‌های B001 و B002 در کلاس درس با هم کلاسان خود بحث کنید.

- I1 و I2 در وضعیت شاسی باز باشند.
- زمان تایمر B001 را 2 ثانیه و B002 را 5 ثانیه تنظیم کنید.

1- تایمر تاخیر در وصل (On Delay Timer) 

در نرم‌افزار LSC در خصوص این تایمر، به توضیح مختصری اکتفا نموده است. اکنون سعی کنید با استفاده از بحث کلاسی بالا و ترجمه متن اشاره‌شده و نیز به کمک نمودار روبه‌رو، عملکرد این تابع را توضیح دهید.

Short description

he output is not switched on until a configured delay time has expired

2- تایمر تاخیر در قطع (Off Delay Timer) 

در خصوص این تایمر پیش از این اشاره شده‌است. اکنون سعی کنید با استفاده از بحث کلاسی بالا و ترجمه متن اشاره‌شده و نیز به کمک نمودار روبه‌رو، عملکرد آن را توضیح دهید. 

Short description

The output with off delay is not reset until a defined time has expired

فعالیت کلاسی 10 (صفحه 25 کتاب درسی)

 

شما در کتاب نگهداری و تعمیر سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی با انواع حسگرها آشنا شده‌اید. اکنون مطلوب است با انتخاب حسگر مناسب، مداری طراحی کنید که با نزدیک‌شدن به درب ورودی فروشگاه، درب به مدت 15 ثانیه باز بماند و سپس بسته شود.

فعالیت کارگاهی (صفحه 25 کتاب درسی)

 

مدار طراحی شده ببندید که با استفاده از سنسور PIR به عنوان ورودی I1 و I2 و همچنین لامپ رشته‌ای به عنوان جایگزین درب برقی در خروجی Q2، عملکرد مدار را پیاده‌سازی نمایید.

پژوهش (صفحه 25 کتاب درسی)

 

با مراجعه به اینترنت، در خصوص چیستی پرده هوا و مزایای نصب آن در ورودی ساختمان‌ها و فروشگاه‌ها تحقیق کنید.

فعالیت کلاسی 11 (صفحه 25 کتاب درسی)

 

مطلوب است با اضافه‌نمودن یک تایمر تاخیر در وصل، مدار طراحی شده فعالیت 11 را به نحوی اصلاح کنید که پیش از باز شدن درب فروشگاه، پرده هوا شروع به کار کرده و با بسته‌شدن درب ورودی، پرده هوا خاموش گردد.

فعالیت کلاسی 12 (صفحه 26 کتاب درسی)

 

مدار طراحی شده در فعالیت 10 را به نحوی بازنویسی کنید که پرده هوا پس از اینکه درب به‌طور کامل بسته شد، خاموش شود. این طرح را به روش نردبانی نیز بازنویسی کنید.

3- تایمر تاخیر در وصل و قطع (On/Off Delay) 

این تابع ترکیبی از تایمر تاخیر در وصل و تایمر تاخیر در قطع می‌باشد. زمان‌های TH میزان تاخیر در وصل و TL تاخیر در قطع‌شدن خروجی نسبت به زمان قطع و وصل سیگنال Trg می‌باشند.

4- تایمر پالسی Wiping Relay (Pulse Relay) 

در این تایمر همزمان با فعال‌شدن پایه Trg، در پایه خروجی پالسی تولید می‌گردد. عرض پالس خروجی این تایمر قابل تنظیم می‌باشد اما باید توجه داشت که اگر زمان فعال بودن پایه Trg کمتر از مدت زمان تعیین‌شده برای عرض پالس خروجی باشد، همزمان با غیرفعال شدن پایه Trg، خروجی غیرفعال می‌شود.

فکر کنید (صفحه 27 کتاب درسی)

 

چگونگی عملکرد مدار روبرو را تشریح کنید. آیا می‌توانید مدارکنترلی که در زندگی روزمره شما مشابه این مدار عمل می‌کند نام ببرید؟

فعالیت کلاسی 13 (صفحه 27 کتاب درسی)

 

اکنون مدار فوق را به گونه‌ای بازنویسی کنید که دقیقاً مطابق مدار کنترل واقعی باشد.

پژوهش (صفحه 27 کتاب درسی)

 

1- در خصوص تابع Stairway Lighting Switch تحقیق کنید.

به نظر شما از میان توابع دیگری که تاکنون به آن‌ها اشاره شده است عملکرد کدام یک بیشترین شباهت را به آن دارد؟

2- در خصوص تفاوت تایمرهای On Delay و Retentive On Delay تحقیق و در کلاس درس برای هم‌کلاسان خود ارائه دهید.

5- تایمر هفتگی (Weekly Timer) 

این تایمر امکان برنامه‌ریزی برای 3 بازه زمانی را دارا می‌باشد که هر یک از این بازه‌های زمانی می‌تواند به‌طور هفتگی برای یک روز یا تمام روزهای هفته تکرار شود.

لازم به ذکر است، بر خلاف دیگر انواع تایمر که تاکنون به آن‌ها اشاره شد، قطع برق در حافظه زمانی این تایمر تاثیری ندارد.

فعالیت کلاسی 14 (صفحه 28 کتاب درسی)

 

فعالیت 13 را به گونه‌ای اصلاح کنید که درب فروشگاه روزهای شنبه تا چهارشنبه از ساعت 8:30 تا 13:30 و همچنین از 15:00 تا 20:30 به‌صورت اتوماتیک عمل نماید و در مابقی زمان‌ها به‌صورت دستی عمل کند. روزهای جمعه‌ها و بعد از ظهر پنجشنبه فروشگاه تعطیل می‌باشد و درب فروشگاه به‌صورت دستی عمل می‌کند.

جهت مشاهده عملکرد مدار، لازم است تاریخ و ساعت برنامه LSC تغییر کند تا عملکرد تایمر هفتگی قابل‌مشاهده باشد. بدین منظور می‌توانید مطابق شکل زیر عمل نمایید. 

6- تایمر سالیانه (Yearly Timer) 

خروجی این تابع توسط تاریخ فعال می‌شود. 

تنظیم زمان فعال‌شدن تایمر On Time
تنظیم زمان غیرفعال‌شدن تایمر Off Time
سال مبداء و شروع بکار تایمر On Year
سال خاتمه کار تایمر Off Year

اگر گزینه ماهانه (Monthly) انتخاب شود، هر ماه در روز تعیین‌شده خروجی تابع فعال می‌شود و در روز تنظیم‌شده غیرفعال می‌گردد. اگر گزینه سالانه (Yearly) انتخاب شود، خروجی تایمر از سال شروع بکار تا سال خاتمه در ماه و روز تنظیم‌شده فعال و در ماه و روز تنظیم‌شده غیرفعال خواهد شد. در صورتی که گزینه Pulse Output انتخاب شود، گزینه خاتمه کار غیرفعال می‌شود. چراکه تایمر از زمان فعال‌شدن به میزان یک سیکل زمانی فعال و سپس خاموش خواهد شد.

شمارنده‌ها

1- شمارنده بالا / پایین شمار (Up/Down Counter) 

این تابع یک شمارنده دوطرفه است و خروجی آن زمانی فعال می‌شود که مقدار شمارش‌شده برابر یا بیشتر از مقدار تنظیم‌شده باشد.

آستانه فعال‌شدن خروجی On Threshold
آستانه غیرفعال شدن خروجی Off Threshold 
مقدار اولیه برای شروع شمارش Start Value

به ازای هر لبه بالارونده پالس ورودی پایه cnt، یک شمارش انجام می‌گیرد و تا زمانی که پایه Dir فعال نشود، شمارش افزاینده است اما در صورت فعال‌شدن این پایه، شمارش کاهنده خواهد شد. 

با فعال‌شدن پایه Reset، تمام مقادیر شمارنده پاک می‌شود.

فعالیت کلاسی 15 (صفحه 30 کتاب درسی)

 

با انتخاب حسگر مناسب، مداری طراحی کنید که با رسیدن 3 قوطی به اهرم هدایت‌کننده، اهرم به‌کار افتاده و قوطی‌ها را به داخل جعبه هدایت کند.

پژوهش (صفحه 30 کتاب درسی)

 

در اینترنت درباره موارد کاربرد حالت دوم مقادیر آستانه فعال و غیرفعال، تحقیق کنید و برای این مورد مثال‌هایی در کلاس درس ارائه دهید.

2- شمارنده ساعتی (Hours Counter) 

این تابع، به عنوان شمارنده زمان کارکرد وسیله موردنظر استفاده می‌شود. به عبارت ساده‌تر این شمارنده یک ساعت می‌باشد که با فعال‌شدن پایه MN، شمارنده شروع به شمارش کرده و زمانی که MN=MI شود خروجی فعال خواهد شد. 

پژوهش (صفحه 31 کتاب درسی)

 

با مراجعه به اینترنت درباره نحوه تنظیمات شمارنده ساعتی تحقیق و در کلاس درس ارائه کنید.

فکر کنید (صفحه 31 کتاب درسی)

 

با توجه به نمودار زمانی شمارنده ساعتی، در کلاس درس با هم فکری دوستانتان تفاوت عملکرد پایه‌های Ral و R را مورد بررسی قرار دهید.

تایمرها

در این قسمت، از میان توابع آنالوگ تنها به دو نمونه از توابع پر کاربرد اشاره می‌شود.

1- مقایسه‌گر آنالوگ (Analog Comparator) 

ورودی این تابع زمانی فعال می‌شود که اختلاف مقدار دو پایه Ay و Ax از مقدار تعیین‌شده بیشتر باشد. قانون عملکرد این تابع مشابه شمارنده بالا/پایین شمار می‌باشد.

ترجمه کنید (صفحه 33 کتاب درسی)

 

Calculation rule

If threshold On >= threshold Off, then:

Q = 1, if (actual value Ax - actual value Ay) > On
Q = 0, if (actual value Ax - actual value Ay) <= Off.

If threshold On < threshold Off, then Q = 1, then:
On <= (actual value Ax - actual value Ay) < Off.

تحریک‌گر آستانه آنالوگ (Analog Threshold Trigger) 

ورودی این تابع، آنالوگ و خروجی آن دیجیتال می‌باشد. بدین معنا که اگر ورودی آنالوگ این تابع از مقدار تعیین‌شده بیشتر شود، خروجی تابع از مقدار صفر به یک تغییر مقدار داده و در اصطلاح، روشن می‌شود. خروجی این تابع نیز زمانی خاموش یا صفر می‌شود که مقدار سیگنال ورودی از حد تعیین شده کمتر گردد.

همان‌طور که پیش‌تر در قسمت ورودی آنالوگ اشاره شد، ولتاژ سیگنالی که از سنسور به رله هوشمند وارد می‌شود بین صفر تا 10 ولت و جریان آن بین صفر تا 20 میلی‌آمپر است که این سیگنال برای رله هوشمند ارزش صفر تا 1000 را دارد.

فعالیت کلاسی 16 (صفحه 33 کتاب درسی)

 

مدار کنترل دمای محیط را به نحوی طراحی نمایید که در نیمه اول سال، با افزایش دما از 19 درجه سانتی‌گراد پنکه روشن باشد. با رسیدن دما به 22 درجه سانتی‌گراد، پمپ آب کولر روشن شود و پس از 2 دقیقه کولر آبی روشن و پنکه خاموش شود. در صورتیکه دمای محیط از 26 افزایش یافت، دور تند کولر فعال شود و در صورت افزایش دما از 29 درجه، پنکه هم روشن شود.

توابع متفرقه

از میان توابع متفرقه به دو مورد از آن‌ها اشاره می‌کنیم.

1- رله نگهدارنده (Latching Relay) 

از این تابع زمانی استفاده می‌شود که لازم باشد در اثر یک سیگنال موقتی در ورودی، یک سیگنال دائمی در خروجی داشته باشیم و قطع شدن سیگنال خروجی نیز توسط یک سیگنال فرمان مجزا باشد.

فکر کنید (صفحه 34 کتاب درسی)

 

مدار زیر را در نرم افزار LSC شبیه سازی و با توجه به رفتار خروجی های Q1 و Q2،عملکرد تابع B001 را با هم فکری همکلاسی‌هایتان توضیح دهید.

- I1 و I2 به‌صورت شاسی باز Momentary Push Bottom (Break)
- B001 تابع Latching Relay (از مجموعه توابع ویژه)

فعالیت کلاسی 17 (صفحه 35 کتاب درسی)

 

در قسمت راهنمایی نرم‌افزار LSC، در مورد تابع نگهدارنده توضیحاتی آمده است. با کمک هم‌گروهی خود این متن را ترجمه و با توجه به نمودار روبه‌رو و همچنین نتایج بدست آمده از هم‌فکری قبل، نحوه عملکرد تابع نگهدارنده را در چند سطر توضیح دهید.

2- مداری طراحی کنید که با رسیدن مایع درون مخزن به حسگر پایین، شیر 3 بسته و شیرهای 1 و 2 باز شود. با رسیدن سطح مایع به حسگر بالایی، موتور همزن به مدت 30 ثانیه روشن گردد و با خاموش شدن موتور، شیر 3 مجدد باز شود. طراحی خود را هم به روش نردبانی و هم به روش بلوکی پیاده‌سازی نمایید.

2- رله پالسی 

در صورتی که سیگنال ورودی به پایه Trg این تابع داده شود، با لبه بالارونده پالس اول، خروجی فعال می‌شود و با لبه بالارونده دوم خروجی غیرفعال می‌گردد. عملکرد پایه‌های R و S مانند رله نگهدارنده است.

فعالیت کلاسی 18 (صفحه 36 کتاب درسی)

 

مداری طراحی کنید که اگر کاربر دست خود را کمتر از یک ثانیه روی شاسی نگه دارد، درب شماره 1 باز شود و اگر دوباره شاسی را کمتر از یک ثانیه نگه دارد، درب شماره 1 بسته شود. همچنین اگر شاسی را بیشتر از یک ثانیه نگه دارد، درب شماره 2 باز شود و اگر دوباره شاسی را بیشتر از یک ثانیه نگه دارد درب شماره 2 بسته شود.

3- بلوک متن‌های پیام (Message Texts) 

با استفاده از این بلوک می‌توان پیام‌های متنی و یا پارامترهای توابع شمارنده یا تایمر و یا دیگر توابع را در زمان اجرای برنامه بر روی صفحه‌نمایش رله هوشمند نمایش داد. متن تنظیمی این تابع زمانی نمایش داده می‌شود که پایه ورودی آن فعال شود.

تمرین خلاقیت

1- با استفاده از توابع پایه مدار کنترلی طراحی کنید که معادل تابع رله نگهدارنده باشد.
2- مدار کنترلی طراحی کنید که معادل تابع رله پالسی باشد.
3- مدار کنترلی طراحی کنید که از میان 3 شرکت‌کننده در مسابقه، هر یک سریع‌تر شاسی روی میز خود را فشار دهد، لامپ مربوط به میز او روشن شود و لامپ میز دیگر شرکت‌کنندگان روشن نشود.
4- مدار کنترلی طراحی کنید که با فشاردادن هر یک از 3 شاسی، موتور شماره 1 روشن شود. سپس با فشار دادن هر یک از 2 شاسی باقیمانده، لامپ شماره 2 روشن شود. و با فشار دادن شاسی آخر، لامپ شماره 3 روشن شود. خاموش‌کردن هر لامپ توسط فشاردادن مجدد شاسی هم شماره با لامپ باشد.
5- مدار کنترلی طراحی کنید که با هر مرتبه فشاردادن شاسی، لامپ‌های 1 تا 4 به ترتیب روشن و پس از روشن‌شدن تمام لامپ‌ها به ترتیب از شماره 4 به 1 به ترتیب خاموش شوند.

فعالیت پایان پودمان (صفحه 37 کتاب درسی)

 

1- مطلوب است به کمک رله هوشمند، زنگ مدرسه خود را برنامه‌ریزی نمایید به نحوی که:
الف) زنگ روزهای شنبه تا چهارشنبه فعال باشد.
ب) در هر بار زنگ‌زدن، زنگ دو مرتبه به مدت 2 و 5 ثانیه به صدا در آید.
ج) امکان زدن زنگ به‌صورت دستی وجود داشته باشد.
د) اگر شاسی زنگ بیش از 10 ثانیه نگه‌داشته شود، زنگ از حالت اتوماتیک خارج شود و پیام متنی manual نمایش داده شود و اگر مجددا شاسی زنگ به مدت 10 ثانیه نگه داشته شود، زنگ در حالت اتوماتیک قرار گرفته و پیام متنی automatic نمایش داده شود.

2- مطلوب است دستگاه جوجه‌کشی که در سال گذشته توسط شما ساخته شده‌است را به کمک رله هوشمند مدیریت نمایید.

3- مطلوب است درب اتوماتیک شیشه‌ای که در سال جاری ساخته شده‌است را به کمک رله هوشمند مدیریت نمایید به نحوی که:
الف) با فعال‌شدن حسگرهای سمت داخل یا خارج، درب اتوماتیک باز و به مدت 10 ثانیه در حالت باز مانده و سپس درب بسته شود.
ب) پرده هوای نصب‌شده در بالای درب، پیش از بازشدن درب و همزمان با بسته‌شدن درب روشن گردد.
ج) در برنامه کلید Lock/Unlock جهت فعال و غیر فعال نمودن حسگرهای سمت داخل و خارج در نظر گرفته شود.
د) درب در روزهای شنبه تا چهارشنبه از ساعت 8 تا 14 و از ساعت 16 تا 18 و در روزهای پنجشنبه از ساعت 8 تا 13:30 بصورت اتوماتیک فعال باشد.
ه) درب در وضعیت دستی (Manual) باز و پرده هوا خاموش باشد.
و) هشدار تعمیرات دوره‌ای پس از 1000 مرتبه باز و بسته شدن درب، نمایش داده شود.
ز) لامپ‌های سر درب با تاریک شدن هوا در 2مرحله روشن گردد.

پودمان 1: نصب و راه اندازی رله هوشمند