بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از اتوماسیون صنعتی

کاهش مصرف انرژی در طول تاریخ دغدغه تمامی صاحبان صنایع بوده است. در صنایع دولتی این کاهش مصرف می‌تواند شرایطی را برای دولت فراهم کند تا با فروش انرژی درآمد بیشتری کسب کند و در صنایع خصوصی، کاهش مصرف می‌تواند منجر به افزایش سود دهی واحدهای تولیدی گردد. به زبان ساده، اتوماسیون صنعتی در صنعت باعث افزایش کمیت و کیفیت در تولید محصولات واحدهای صنعتی بزرگ و کوچک بدون نیاز به استفاده از نیروی انسانی بیشتر می‌شود.

اتوماسیون صنعتی یعنی کنترل و مانیتورینگ ماشین آلات و خطوط تولید با استفاده از کنترلرهای قابل برنامه ریزی و بهینه کردن هر آنچه بیشتر مصرف انرژی در تولید یک محصول است.

تجهیزات اتوماسیون صنعتی :

برای اینکه یک پروسه یا فرآیند تولید یک محصول را با استفاده از اتوماسیون صنعتی کنترل و مانیتورینگ کنیم، در درجه اول نیاز به انتخاب و استفاده از یک کنترل کننده قابل برنامه ریزی یا در اصطلاح PLC به عنوان مغز یک سیستم و در درجه دوم یک سیستم مانیتورینگ که می‌تواند پنل اپراتوری یا در اصطلاح HMI یا مانیتورینگ تحت PC باشد.

موارد ذکر شده به عنوان عناصر اصلی در اتوماسیون صنعتی هستند اما برای اینکه کنترل کامل یک پروسه یا فرآیند صنعتی حاصل شود، به تجهیزات مختلفی از جمله تجهیزات Low voltage و Drive در یک پروسه صنعتی نیاز می‌باشد که به صورت مختصر به شرح آن‌ها می‌پردازیم.

تجهیزات Low Voltage در اتوماسیون صنعتی :

در پروژه‌های اتوماسیون صنعتی نیاز به استفاده از یک تابلو برق مناسب جهت به کارگیری تجهیزات لازم در کنار هم وجود دارد. در پروژه‌های بزرگ که کنترل یک پروسه بزرگ را در پی دارد، تابلوی قسمت کنترلی پروسه و تابلو قدرت یا Low Voltage به صورت جداگانه از هم جمع‌آوری و استفاده می‌شود.

اما در پروسه‌های کوچک‌تر از یک تابلوی برق استفاده می شود. به این صورت که در یک سمت تابلوی برق، تجهیزات کنترلی و در سمت دیگر آن تجهیزات قدرت یا Low Voltage قرار می گیرد.

کنترل کننده‌ها در یک پروسه صنعتی تنها وظیفه کنترل و ارسال فرمان های کنترلی را بر عهده دارند و یک کنترل کننده یا PLC به تنهایی نمی‌تواند به عنوان عملگر عمل کند. در اینجا به لزوم استفاده از تجهیزات Low Voltage در اتوماسیون صنعتی می توان پی برد.

شرکت زیمنس یکی از شرکت های پرچم دار در اتوماسیون صنعتی می باشد که همواره به عنوان یک مرجع در اتوماسیون صنعتی نام برده می‌شود. در زیر به شرح مختصری از تجهیزات Low Voltage که کاربرد بیشتر داشته و عملا بیشتر در پروژه ها دیده می شوند که شامل؛ کنتاکتور، کلید حرارتی، بیمتال، کلید اتوماتیک، کلید مینیاتوری و کلید محافظ جان می باشد می پردازیم.

کنتاکتور زیمنس :

کنتاکتور را می توان یک کلید مغناطیسی نامید و یک عضو جدا نشدنی در تابلو برق می‌باشد. از کنتاکتور برای قطع و وصل پی در پی مدارات مختلف به صورت ریموت می‌توان استفاده کرد که فرمان عملکرد خود را می‌تواند از PLC دریافت کند.

کلید حرارتی زیمنس :

کلید اتوماتیک وظیفه قطع و وصل برق ورودی و حفاظت اضافه بار و اتصال کوتاه را برای کل تجهیزات تابلو اعمال می‌کند. حال اگر بخواهیم حفاظت اضافه بار و اتصال کوتاه را در مدارات پایین دست برای تک تک تجهیزات داشته باشیم، می‌توانیم از کلید حرارتی برای هر تجهیز استفاده کنیم.

بیمتال زیمنس :

برای داشتن حفاظت اضافه باردر راه اندازی الکتروموتورهایی که به صورت مستقیم با کنتاکتور راه اندازی می‌شوند، می‌توان از بیمتال در مسیر ورودی الکتروموتور استفاده کرد.

کلید اتوماتیک زیمنس یا MCCB (Madule case circuit breaker) :

کلید اتوماتیک یا MCCB به عنوان اولین تجهیز در ورودی تابلوی برق قرار می‌گیرد و وظیفه قطع و وصل برق ورودی تابلو همراه با تامین حفاظت‌های اضافه بار و حفاظت اتصال کوتاه را دارا می‌باشد. 

کلید منیاتوری زیمنس یا MCB (Miniature circuit bre aker) :

از کلید منیاتوری می‌توان برای حفاظت اضافه بار و حفاطت اتصال کوتاه و قطع و وصل سریع و آسان مداراهای پایین دست و جدا کردن قسمت‌های مختلف مداراها از یکدیگر (عیب یابی سریع تر و آسان تر) استفاده کرد.

کلید محافظ جان زیمنس یا (Residual-Current Device ) RCD :

با استفاده از این کلید خطر برق گرفتگی افراد بسیار کاهش پیدا می‌کند. این کلید در دو نوع 2 پل برای مدارات تک فاز و 4 پل برای مدارات سه فار ارائه می‌شود.

درایو زیمنس :

کنترل سرعت الکتروموتور و به دنبال آن کنترل فرآیندی که الکتروموتور وظیفه راه اندازی و به کار انداختن آن را دارد، در پی خواهد داشت. به عنوان نمونه کنترل فشار خطوط آب در ایستگاه‌های پمپاژ آب یا کنترل سرعت حرکت یک نوار نقاله و... را می‌توان نام برد.

در نتیجه به اهمیت کنترل سرعت الکتروموتورها در اتوماسیون صنعتی می توان پی برد و این کنترل سرعت امکان پذیر نیست مگر با استفاده از درایو برای راه اندازی الکتروموتور.

برای انتخاب یک درایو مناسب برای کنترل دور یک الکتروموتور نیاز است تا با توجه به نوع بار و کاربرد آن و بررسی‌های فنی لازم نوع درایو مورد نظر انتخاب شود.

در مواردی که کنترل موقعیت یا پوزیشن کنترل همراه با استارت و استوپ پی در پی و قفل شدن حرکت شافت در لحظه نیاز باشد، باید از سروو موتور و سروو درایو در پروسه مورد نظر استفاده کرد. از موارد استفاده از سروو موتور و سروو درایو می توان به ماشین آلات CNC اشاره کرد.

HMI زیمنس (Human machine interface) :

HMI یا پنل اپراتوری را می‌توان تجهیز رابط بین انسان و ماشین یا به عبارت دیگر رابط بین انسان و PLC نامید که برای مانیتور کردن پروسه تحت کنترل و گرفتن گزارش یا نمونه برداری از پروسه تحت کنترل و همچنین اعمال فرمان های لازم به PLC و در نهایت پروسه تحت کنترل استفاده کرد.

مواردی که در انتخاب یک HMI دارای اهمیت ویژه‌ای می باشد، عبارتند از ابعاد، رزولوشن، قابلیت‌های فنی لازم و پورت‌های ارتباطی که می‌توان با PLC ارتباط برقرار کند.

PLC زیمنس (Programmable logic controller) :

PLC به عنوان کنترل کننده اصلی یا به اصطلاح مغز یک سیستم در اتوماسیون صنعتی ایفای نقش می‌کند و وظیفه کنترل پیوسته ورودی‌های خود (به طور مثال کنترل وضعیت سنسور هایی که به ورودی ها متصل هستند) و به دنبال آن اعمال فرمان‌های متناسب در خروجی‌های خود را دارد.

یک PLC به صورت کلی تشکیل شده است از ماژول CPU، ماژول کارت‌های ورودی و خروجی و شبکه بصورت Extension که می‌توان این کارت‌ها را در صورت نیاز به ماژول CPU اضافه کرد.

تجهیزاتی که به شرح مختصری از آن‌ها پرداخته شد، همگی در اتوماسیون صنعتی کاربرد داشته و انتخاب درست و مناسب آنها دارای اهمیت به سزایی می‌باشد. انتخاب صحیح و سریع یک محصول میسر نمی‌شود مگر اینکه اطلاعات فنی کافی و کامل از آن محصول در اختیار داشته باشید.

گروه فنی و مهندسی اتوماسیون فرسان به عنوان نماینده زیمنس با تکیه بر دانش فنی و تجربه‌هایی که در اجراء و مشاوره پروژه های اتوماسیون صنعتی کسب کرده است اقدام به جمع آوری اطلاعات فنی تجهیزات اتوماسیون صنعتی زیمنس و با ارائه آن به زبان ساده همواره تلاش می‌کند تا مراجعه کنندگان برای تامین قطعات به وب سایت این گروه (www.farsanautomation.com)، با دقت و سرعت هر چه بیشتر تجهیزات مورد نظر خود را انتخاب و تامین کنند.