التحكم الآلي,معلومات عن التحكم الآلي

احببت فى بداية مقالى ان اعتذر لمتابعين مدونه ميكانيكا وتكنولوجيا عن عدم نشر مواضيع منذ فترة فى المدونه لكثرة عملى وانشغالاتى

دائرة تحكم الالى لمحرك 3 فاز

فى مقالى هذا سوف اتكلم عن التحكم الآلي ونضع مثال للتحكم الالى ونشرح العناصر الأساسية لنظام التحكم الآلي

ماذا نعني بالتحكم الآلي؟

عندما يكون هناك نظاما ما يعمل آليا فان أول ما يتبادر للذهن هو أن هناك وسيلة للتغذية الخلفية أو العكسية أو ما يعرف بالـFeed Back وهي إشارة من خرج النظام يتم توصيلها إلى المتحكم Controller لتعديل وضعه ليحقق الهدف المطلوب طبعا بخلاف ما يمكن الاستفادة منه من هذه الإشارة في خدمات أخرى مثل التسجيل Recording أو القياس Measuring أو البيان Monitoring أو التحليل Analyzing..
ومن أمثلتها إشارات تعبر عن الضغط Pressure, التدفقFlow, المستوىLevel , الرطوبة أو الحمضية .....الخ من الكميات الفيزيائية التي يمكن تحويلها إلى كميات كهربية كالفولت والأمبير باستخدام ما يعرف بالTransducers ومرسلات الإشارات Transmitters.

الفكرة الأساسية لنظام التحكم الآلي

هذا هو حجر الأساس و العمود الفقري الذي سنبني عليه حديثنا عن التحكم الآلي .
إن الفكرة الأساسية لنظام التحكم المغلق Closed loop Control System تبنى أساسا على الحصول على إشارات الFeed Back و ببساطة لكي نوضح ذلك إليك المثال التالي:

عن نظام بسيط جدا لمبادل حراري heat 

Exchanger المطلوب و الهدف منه هو إدخال كمية من الماء البارد في مواسير تلامس من الخارج بخار ساخن فترتفع درجة حرارتها إلى درجة حرارة معينة ثابتة مطلوبة كيف يتم ذلك؟

يتم ذلك بالتحكم في كمية البخار الساخن الذي يمر عبر المحبس و ذلك بالتحكم في فتحة المحبس , قبل أن يكون هناك تحكم آلي كان على الشخص المشغل أن يقوم بقراءة درجة حرارة الماء ويقارنها مع درجة الحرارة المطلوبة ثم يقوم يدويا بغلق أو فتح محبس البخار للحفاظ على درجة الحرارة ولكن في وجود التحكم الآلي تغير الوضع فأصبح يمكن استخدام جهاز للتحكم Temperature Controller يزود بدرجة الحرارة المطلوبة Reference Temperature أو ما يطلق عليها Set Point ثم يغذى عكسيا بإشارة تدل على درجة حرارة الماء الآن ثم تتم المقارنة بداخل ال Controller وما عليه إلا أن يصدر أمرا للمحبس الذي سوف يستبدل بمحبس كهربي Pneumatic control valve يتم التحكم في الفتح والغلق بالتحكم في ضغط هواء التشغيل الخاص به.

ولذلك ستجد في الشكل التالي التغير الذي طرأ على النظام وبسببه تحول النظام اليدوي إلى نظام أوتوماتيكي.

التغير الذي طرأ على النظام وبسببه تحول النظام اليدوي إلى نظام أوتوماتيكي

ما هي العناصر الأساسية لنظام التحكم الآلي؟

اذا راجعنا الرسم الموضح في شكل 2 في فسنلاحظ أنه توجد بالدائرة أربعة عناصر أساسية لأي نظام آلي يمكننا تقسيمها كالآتي:

• القياس Measurement 
• المشغل الميكانيكي النهائي Final Actuator 
• العملية The Process 
• الحاكم الآليThe Automatic controller 

وفيما يلي سنقوم بشرح مبسط لكل عنصر على حدة:

القياس Measurement

يتم قياس الخرج لمعرفة القيمة الحالية للمتغير الذي يتم التحكم فيه مثل الضغط أو درجة الحرارة أو المستوى......الخ ويستخدم جهاز قياس يحول القيمة الفيزيائية إلى قيمة كهربية قياسية Standard Values يمكن للحاكم التعامل معها من أمثلة القيم المعيارية أو القياسية 0to 20 mA or 4-20 mA or 0-10v….etc
ويدل التغير في الإشارة الكهربية المقاسة على تغير في القيمة الفيزيائية التي يراد التحكم فيها .

والقياس عنصر أساسي لإتمام التحكم لذا يجب أن يكون جهاز القياس معاير وليس به أي خلل وإلا سيتم اتخاذ قرارات أو إجراءات من الحاكم لن تكون معبرة عن الحقيقة وستؤدي إلى خلل وعدم استقرار النظام.

المشغل الميكانيكي النهائي Final Actuator

كل عملية لا بد أن يكون بها مشغل نهائي Final actuator وهو الجزء الميكانيكي الذي يتم التحكم فيه كهربيا لعمل التنظيم أو التنغيم لتغيير القيمة المقاسة Feed Back signal للوصول إلى الاستقرار ومن أمثلتها محركات السيرفو ومحركات الخطوة ....الخ

العملية The Process

وهي تختلف من نظام إلى آخر ومن مجال إلى آخر تبعا للمنتج منها وتتدرج من عمليات بسيطة مثل التحكم في مستوى السوائل أو معدل التدفق للزيوت في المجال الصناعي إلى عمليات أكثر تعقيدا مثل ما يحدث في أبراج التقطير في مجال البترول والبتروكيماويات.

الحاكم الآليThe Automatic controller

العنصر الأخير وهو الحاكم وظيفته التحكم في العملية بناءا على القيم المطلوبة والقيم المقاسة بحيث يحقق الهدف وهو بقاء القيم المقاسة في الحدود المقبولة .
ويقوم الحاكم بمقارنة القيمة المطلوبة ويطلق عليها reference value or Set point value مع القيمة المقاسة ويطلق عليها measured value or feed back signal or true value ويكون نتيجة المقارنة قيمة تسمى قيمة الخطأError وعلى أساس هذا الخطأ يعدل الحاكم من الخرج الذي يصل إلى المشغل النهائي ليجعل هذا الخطأ أقل ما يمكن ويكون مثاليا اذا أصبح هذا الخطأ يساوي الصفر.