پرشر سوئیچ
سنسور فشار
کنترل شیر برقی با PLC | پیوند دقیق اتوماسیون صنعتی با شیرهای الکترومکانیکی:
مقدمه:
کنترل شیر برقی با PLC،اتوماسیون صنعتی به عنوان یک شاخه کلیدی در صنایع مدرن، نیازمند ابزارهایی است که قابلیت کنترل دقیق و سریع اجزای مکانیکی را داشته باشند. یکی از این ابزارها، شیرهای برقی هستند که می‌توانند جریان سیالات یا گازها را تحت فرمان سیستم‌های دیجیتال باز و بسته کنند. در این میان، کنترل شیر برقی با PLC (Programmable Logic Controller) یکی از پرکاربردترین روش‌ها برای هوشمندسازی خطوط تولید، سیستم‌های پمپاژ، و فرآیندهای کنترلی است.
در این مقاله، به بررسی جامع نحوه عملکرد، مزایا، نحوه سیم‌کشی، برنامه‌نویسی، نکات ایمنی و کاربردهای متنوع شیر برقی کنترل‌شده با PLC خواهیم پرداخت.
PLC چیست و چه نقشی در کنترل شیر برقی دارد؟:
یک کامپیوتر صنعتی فشرده است که با هدف کنترل فرآیندهای الکترو-مکانیکی طراحی شده است. قادر است ورودی‌هایی مانند دکمه‌ها، سنسورها یا سیگنال‌ها را دریافت و پس از تحلیل برنامه‌ریزی‌شده، خروجی‌هایی مانند راه‌اندازی موتورها، لامپ‌ها یا شیرهای برقی را فعال کند.
در این سیستم، شیر برقی به عنوان یک خروجی دیجیتال تعریف می‌شود که بسته به وضعیت برنامه، روشن یا خاموش می‌شود (باز یا بسته).
مزایای کنترل شیر برقی با PLC:
✅ افزایش دقت و سرعت کنترل
✅ امکان تعریف توالی‌های پیچیده باز و بسته شدن شیرها
✅ قابلیت اتصال به سنسورها برای کنترل هوشمند
✅ پایش وضعیت شیرها و ثبت خطاهای عملکردی
✅ سهولت در تغییر برنامه بدون نیاز به تغییر سخت‌افزار
✅ کاهش خطای انسانی در فرایندهای حساس
✅ افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش هزینه‌های نگهداری
ساختار کنترل شیر برقی با PLC:
اجزای مورد نیاز:
-
شیر برقی (Solenoid Valve)
-
PLC (مانند Siemens S7، Delta، Omron، Fatek)
-
منبع تغذیه 24V یا 220V
-
ماژول خروجی دیجیتال (DO)
-
کابل‌های ارتباطی
-
رله میانی در صورت نیاز به جریان بالا
نحوه عملکرد:
-
PLC بر اساس شرایط تعریف‌شده در برنامه، خروجی دیجیتال را فعال یا غیرفعال می‌کند.
-
این خروجی می‌تواند مستقیماً یا از طریق رله یا کنتاکتور به بوبین شیر برقی وصل شود.
-
با ارسال ولتاژ به بوبین، شیر باز یا بسته شده و جریان سیال کنترل می‌شود.
انواع فرمان‌های کنترلی شیر برقی با PLC:
فرمان زمانی (Time-based)
به‌عنوان مثال باز شدن شیر برای ۱۰ ثانیه و سپس بسته شدن.
شرطی (Condition-based)
برای مثال باز شدن شیر تنها زمانی که سنسور دما کمتر از ۶۰ درجه باشد.
فرمان ترتیبی (Sequential)
مناسب برای سیستم‌های چندشیره، مثل باز شدن شیر شماره ۱، سپس شیر ۲ و سپس بسته شدن هر دو.
دستی/اتوماتیک (Manual/Auto)
کاربر می‌تواند از طریق HMI وضعیت شیر را کنترل کرده یا به سیستم اجازه دهد خودکار عمل کند.
مثال برنامه‌نویسی ساده در PLC (زبان LADDER):
در این برنامه، با فشردن دکمه استارت، شیر برقی متصل به خروجی Q0.0 برای مدت 10 ثانیه فعال می‌شود و سپس خودکار قطع خواهد شد.
نکات ایمنی در کنترل شیر برقی با PLC:
🔸 استفاده از رله ایزوله برای حفاظت در برابر جریان‌های برگشتی
🔸 طراحی مدار اضطراری (Emergency Stop) برای قطع سریع برق شیر
🔸 بررسی ولتاژ بوبین شیر و تطابق آن با خروجی PLC
🔸 محافظت در برابر نوسانات برق با استفاده از فیوز و سرج ارستر
🔸 در صورت کار در محیط‌های خطرناک، استفاده از شیرهای ضد انفجار و ماژول‌های ایمن
کاربردهای رایج کنترل شیر برقی با PLC:
| صنعت | نوع کاربرد |
|---|---|
| صنایع غذایی | کنترل شیر شستشوی CIP و جریان مایعات |
| تصفیه آب | کنترل باز و بسته شدن شیرهای ورود و تخلیه |
| بسته‌بندی | فرمان به نازل‌های بادی یا مایعات |
| داروسازی | کنترل دقیق زمان‌بندی تزریق مواد |
| پتروشیمی | کنترل جریان گازهای خاص با دقت بالا |
| خودرو | کنترل جک‌های پنوماتیکی و انتقال‌دهنده‌ها |
تفاوت شیر برقی کنترل‌شده با PLC و شیرهای دستی:
| ویژگی | شیر برقی با PLC | شیر دستی |
|---|---|---|
| نوع کنترل | دیجیتال و برنامه‌پذیر | مکانیکی و دستی |
| سرعت پاسخ | بسیار سریع | وابسته به اپراتور |
| قابلیت اتوماسیون | بله | ندارد |
| دقت عملکرد | بالا | پایین‌تر |
| قابلیت اتصال به سنسور | بله | ندارد |
برندهای پیشنهادی شیر برقی مناسب برای کنترل با PLC:
| برند | ویژگی‌ها |
|---|---|
| Festo | مناسب برای کاربردهای صنعتی با PLCهای Siemens |
| SMC | پشتیبانی از شیرهای بوبین‌دار با زمان پاسخ پایین |
| Airtac | اقتصادی و سازگار با PLCهای کوچک |
| ODE | شیرهای ایتالیایی با دقت بالا و عملکرد پایدار |
| Unid | انتخاب خوب برای سیستم‌های خودکار ساده |
جمع‌بندی:
کنترل شیر برقی با PLC یکی از هوشمندترین و قابل‌اطمینان‌ترین روش‌های مدیریت جریان سیالات و گازها در صنایع مدرن است. این روش با اتصال شیر به ماژول خروجی دیجیتال PLC، امکان کنترل دقیق و سریع در فرآیندهای مختلف صنعتی را فراهم می‌کند. اجرای سناریوهای پیچیده، ترکیب با سنسورها و افزایش بهره‌وری از مزایای بی‌شمار این سیستم است.
برای خواندن مقاله شیر برقی مخصوص هوای فشرده کیلک کنید.