بازرگانی بهروز

بازرگانی بین المللی بهروز ارائه دهنده باکیفیت ترین تجهیزات مهندسی در ایران

بازرگانی بهروز

بازرگانی بین المللی بهروز ارائه دهنده باکیفیت ترین تجهیزات مهندسی در ایران

ادوات و تجهیزات هواشناسی


ادوات هواشناسی
بادسنج

بر حسب تعریف حرکت افقی هوا در سطح زمین و در سطوح فوقانی جو را باد می گویند.این حرکت یک کمیت برداری می باشد که با دو عامل جهت و سرعت مشخص می شود.سنجش واقعی باد در سطح زمین اکثرا در اثر تاثیر عوامل محلی با مشکلاتی مواجه می گردد.به علاوه سرعت باد با افزایش ارتفاع از سطح زمین زیاد شده و جهت آن نیز تغییر میکند.برای اینکه بتوان دیده بانی های مربوط به سمت و سرعت باد را در سرویس های هواشناسی مورد مقایسه قرارداد  ارتفاع 10 متری از سطح زمین و در فضای باز به عنوان ارتفاع استاندارد برای اندازه گیری باد سطح زمین انتخاب شده است.اگر سمت و سرعت باد در فاصله زمانی کوتاه به طور قابل ملاحظه ای تغییر کند این نوع تغییرات قابل مقایسه را تند باد لحظه ای یا باد گاستی (GUSTY WIND) گویند.زمان تداوم باد گاستی و تداوم آن نامنظم بوده و تابع هیچ قاعده ای نمی باشد.چنانچه باد شدیدی به طور ناگهانی شروع به وزیدن نماید و برای چند دقیقه ادامه داشته باشد و سپس ثطع شود آن را تند باد موقتی یا اسکوال(SQUALL) گویند.باید توجه داشت که بادگاستی را نباید با تندباد اشتباه گرفت.زیرا موقعی از کلمه GUSTY استفاده می شود که میزان تغییرات سرعت باد از KNOTS 10 بیشتر باشد.در صورتی که تغییرات مذکور در SQUALL حداقلKNOTS16 بوده و به علاوه سرعت باد به KNOTS22 یا بیشتر برسد و حداقل برای مدت یک دقیقه ادامه داشته باشد. اندازه گیری جهت باد به وسیله دستگاهی به نام بادنما انجام می گیرد این دستگاه که معمولا به صورت فلش فلزی ساخته می شود به طور غیر متقارن حول محور عمودی نصب شده و آزادانه می تواند در اثر وزش باد در راستای باد قرار گیرد.برای ایجاد تعادل نسبت به محور جرخش در طرف دیگر بازوی فلش صفحه یا وزنه ای نصب می شود که سطح صفحه نسبت به سطح فلش که در معرض باد قرار می گیردبزرگ تر می باشد.بدین جهت فلش هیچ وقت حرکت دورانی پیدا نمی کند.بلکه با تغییر جهت وزش باد خود را در سمتی قرار می دهد که باد از آن سمت می وزد.سرعت باد به وسیله دستگاهی به نام باد سنج اندازه گیری می شود.     

از متداول ترین باد سنج ها می توان بادسنج چرخشی را نام برد که گاهی اوقات آن را آنمومترفنجانی(CUP ANEMOMETER) نیز می نامند. این باد سنج از سه یا چهار فنجان نیم کره ای که صفحات اقطاری آن عمودی و در امتداد شعاع ها با زاویه های مساوی در حول محور عمودی قرار گرفته اند تشکیل شده است.پس از گذشت زمان و تحقیقات لازم بادسنج سه فنجانی نسبت به نوع چهار فنجانی برتری پیدا کرده و فنجانها به صورت مخروطی شکل در آمده اند.چون عملکرد نیروی باد در سطح داخلی بیشتر از سطح خارجی فنجان ها است لذا فنجان ها در اثر انرژی جنبشی باد به حرکت در آمده و در نتیجه سرعت دورانی بادسنج با سرعت خطی باد متعادل می گردد.چون سرعت دورانی بادسنج با سرعت خطی باد متناسب می باشد کافی است که سرعت دورانی بادسنج محاسبه شود تا سرعت باد حاصل شود.

دماسنج
اندازه گیری میزان دمای هوای آزاد در مجاورت سطح زمین یا ارتفاعات بالای جو و تعیین دمای اعماق مختلف خاک و نیز سنجش دمای سطح خاک دریاچه ها و دریا ها و اقیانوس ها از نقطه نظر مطالعات هواشناسی و کشاورزی حایز اهمیت است. در هواشناسی منظور تز اندازه گیری دمای سطح زمین عبارت از اندازه گیری دمای هوای آزادی که در ارتفاع 25/1 الی 2 متری سطح زمین جریان دارد می باشد.در ایستگاههای کشاورزی ممکن است دمای هوا را در سطوح مختلف اندازه گیری نمایند.بدین معنی که دیده بانی را از سطح زمین شروع کرده و در ارتفاعات مختلف تا سطح 10 متری زمین ادامه می دهند.انتخاب ارتفاع 10 متری بدان علت می باشد که اکثر گیاهان حداکثر تا این ارتفاع بالا می روند.این اندازه گیری یعنی تعیین درجه گرمی یا سردی هوا به وسیله دستگاهی به نام دماسنج TERMOMRTER انجام می گیرد.هرگز نباید دما یا درجه گرمی را با گرما اشتباه گرفت.زیرا دما یک کمیت نسبی و مقایسه ای است حال آن که گرما صورتی از انرژی می باشد.در ساختمان دماسنج ها از خواص فیزیکی اجسام مانند انبساط و انقباض و تغییر شکل و تغییر مقاومت الکتریکی که در اثر تغییرات دما حاصل می شود استفاده می نمایند.

انواع دماسنج ها
دماسنج معمولی استاندارد( Thermomete)

این دماسنج یک لوله بسیار باریک شیشه ای مسدود است که در انتهای آن محفظه ای تعبیه و از جیوه یا الکل پر شده است. در داخل لوله دماسنج خلاء کامل وجود دارد. گرم و سرد شدن مخزن باعث گرم و سردشدن مایع درون مخزن شده و متعاقب آن باعث بالا و پایین رفتن مایع در داخل مخزن شیشه ای می شود، با مشاهده سطح مایع در داخل لوله دماسنج و قرائت عددی که روی بدنه شیشه نوشته شده است دمای هوا در آن لحظه مشخص می شود.

دماسنج حداکثر (Max-Thermometer)
اغلب نیاز است علاوه بر دمای معمولی هوا حداکثر دمایی که در طول یک دوره معین مثلاً یک شبانه روز اتفاق افتاده است نیز اندازه گیری و تثبیت شود به این منظور از دماسنج حداکثر استفاده می کنند. این نوع دماسنج با یک تفاوت جزیی تقریبا مشابه دماسنج های معمولی است به این صورت که لوله مویین آن در محلی که به مخزن منتهی می شود بسیار باریک شده است. هنگامی که دما زیاد می شود جیوه داخل مخزن منبسط شده و نیروی حاصل می تواند باعث راندن جیوه از داخل مجرای باریک بالای مخزن به قسمت بالای لوله گردد به این ترتیب ارتفاع جیوه در داخل مخزن بالا می رود و با کاهش دما مایع داخل مخزن منقبض می شود ولی باریک بودن لوله از برگشت مایع به داخل مخزن جلوگیری می کند و سطح مایع در داخل لوله در محلی که بالاترین دمای قبلی اتفاق افتاده است باقی می ماند بنابراین سطح فوقانی جیوه نشان دهنده حداکثر دمای اتفاق افتاده است.

دماسنج حداقل (Minimum Thermometer)
دماسنج های حداقل برای تثبیت پایین ترین دمای اتفاق افتاده در یک دوره معین به کار می رود دماسنج های حداقل مشابه دماسنج های معمولی است با این تفاوت که مایع داخل مخزن این نوع دماسنج به جای جیوه از مایعات رقیق تر مانند الکل استفاده می شود. به علاوه در داخل لوله مویین یک سوزن شیشه ای که دو سر آن گرد می باشد رها گردیده که به عنوان شاخص از آن استفاده می شود، وقتی دمای هوا کاهش می یابد با انقباض مایع سطح بالای الکل در داخل لوله مویین با اعمال نیروی کشش سطحی شاخص سوزنی را نیز به طرف پایین مخزن حرکت می دهد با افزایش دما مجدداً الکل در داخل لوله مویین از اطراف سوزن عبور کرده و به طرف بالا صعود می کند اما سوزن در پایین ترین محلی که قبلا در اثر کشش سطحی پایین آمده بود باقی می ماند.

بنابراین قسمت بالایی شاخص شیشه ای پایین ترین دمایی را که اتفاق افتاده است نشان می دهد در حالی که انتهای سطح الکل در بالای لوله دمای لحظه ای هوا را نشان می دهد.

دماسنج حداقل - حداکثر (Min-Max Thermometer)
این دماسنج ترکیبی از دو دماسنج حداقل و حداکثر می باشد، این دماسنج از یک لوله شیشه ای U شکل ساخته شده است که دو انتهای آن مسدود می باشد. قسمت پایینی لوله U شکل با جیوه پر شده است. علاوه بر جیوه قسمت بالایی لوله قسمت چپ به طور کامل از الکل پر شده است اما نصف حجم لوله سمت راست که انتهای آن به صورت یک مخزن گشاد شده می باشد از الکل پر شده است و نصف دیگر آن از یک نوع گاز پر شده است. در بالاترین سطح جیوه و در داخل الکل در هر دو ستون شاخص های شیشه ای رنگی که یک سوزن در وسط آن تعبیه شده است وجود دارد در اثر گرم و سرد شدن و متعاقب آن انبساط و انقباض سطح جیوه بالا و پایین می رود. بالاترین حدی که جیوه در شاخه سمت چپ بالا رفته است دمای حداقل و بالاترین حدی که جیوه در شاخه سمت راست بالا رفته دمای حداکثر را نشان می دهد.

دمانگار (Thermograph)

دمانگار یک وسیله کاملاً مکانیکی است و با استفاده از یک عنصر فلزی که انحنای آن با دما تغییر می کند ساخته شده است یک طرف عنصر فلزی حساس به تغییرات دما که دارای انحنا می باشد به بازوی اهرم طویل و متحرکی بسته شده است که این بازو ممکن است مستقیماً دما را از روی یک مقیاس ساده درجه بندی شده نشان دهد و یا اینکه انتهای بازو به یک قلم ثبات متصل گردد. با تغییر دمای هوا انحنای فلز تغییر می کند و این امر با توجه به نحوه تغییرات دما باعث انحراف قلم در انتهای بازوی مکانیکی به طرف بالا و پایین در روی کاغذ گراف می گردد و دماها ثبت می شوند.
آفتاب نگار

خورشید یکی از منابع اصلی و بزرگ برای کره خاکی بوده و به طور مستقیم و یا غیر مستقیم روی فعل و انفعالات و پدیده های فیزیکی آن موثر می باشد.تابش خورشید در رشد نباتات و زندگی انسان و حیوانات رل بسیار مهمی داشته و در کشاورزی و صنعت به وجود نور بیش از پیش احتیاج پیدا می شود.در سازمان های مختلف هواشناسی جهان از جمله شبکه هواشناسی کشور ما معمولا از دو نوع وسیله برای اندازه گیری تابش خورشیدی استفاده می شود.دسته اول آن از سری دستگاههایی می باشند که فقط مدت تابش خورشید را ثبت می کنند و به نام آفتاب نگار (SUNSHINE RECORDER) معروفند.دسته دوم دستگاههایی هستند که مقدار شدت تشعشع خورشید را اندازه گیری و ثبت می کنند که به تشعشع سنج معروفند.

فشار سنج

جو زمین به علت وزنش فشاری بر روی سطح زمین و سایر سطوحی که در آن غوطه ور هستند وارد میکند.گر چه جو زمین قابل رویت نیست با وجود این از ماده تشکیل شده است و به همین جهت دارای جرم (MASS) می باشد.عاملی که جو را در اطراف زمین نگه می دارد نیروی جادبه زمین است. وزن جو به علت نیروی جاذبه زمین بوده که اتمها و مولکوتهای تشکیل دهنده جو را به طرف خود می کشد.     

بنابراین می توان گفت که فشار جو برابر وزن ستون عمودی از هوا با سطح مقطع واحد می باشد که از سطح زمین تا بالاترین حد جو ادامه دارد و معادله ابعادی آن به صورت P=L^-1MT^-2 می باشد.به طور کلی سه روش جهت اندازه گیری فشار جو وجود دارد دقیق ترین روش استفاده از فشارسنج های جیوه ای (MERCURY BAROMETERS) می باشد که از خاصیت صعود و نزول جیوه داخل لوله فشارسنج استفاده می شود.هنگامی که فشار جو تغییر می کند سطح جیوه داخل مخزن فشار سنج تحت تاثیر تغییرات فوق قرار گرفته و جیوه داخل لوله فشارسنج پس از تبدیل به شریاط استاندارد فشار جو را به دست می دهد.روش دیگر اندازه گیری فشار سنج استفاده از فشارسنج های الاستیک (ارتجاعی) (ELASTIC BAROMETERS) می باشد.عنصر حساس این نوع فشار سنج ها محفظه خالی از هوا (آنروِیید)بوده که تغییرات فشار جو سبب انبساط یا انقباض آنرویید می گردد.در نتیجه با ثابت شدن یک سر آنرویید به بدنه دستگاه تغییرات ایجاد شده به سردیگر آن که به عقربه ای متصل است منتقل گسته و عقربه بر روی صفحه ای که به واحد فشار درجه بندی شده است فشار جو را نشان می دهدو بالاخره سومین روش اندازه گیری فشار جو استفاده از نقطه جوش یک مایع مثل آب به کمک دستگاهی به نام هیپسومتر(HYPSOMETER) می باشد.از آنجاییکه نقطه جوش یک مایع تابع فشاری است که در تحت آن فشار می جوشد لذانقطه جوش مایع می تواند در تعیین فشار جوی به کار رود.مایعی که معمولا به کار می رود آب خالص می باشد و مقدار حقیقی که اندازه گیری می شود درجه حرارت بخاری است که بلافاصله در سطح آزاد مایع در حال جش قرار دارد.

باران سنج

ریزش های جوی که به صورت باران و برف و تگرگ و یا مخلوطی از برف و باران (SLEET) و شبنم انجام می گیرد بارندگی نامیده می شود. میزان بارندگی و نیز مقدار تبخیر از سطح آب و یا آبهای سطحس در تعیین میزان ذخایر آب های سطحی و زیر زمینی اهمیت زیادی دارد اندازه گیری مقدار بارندگی در تمام سطح کره زمین به علت نداشتن یک شبکه کامل ایستگاههای باران سنجی به طور دقیق امکان پذیر نیست.در سرویس های هواشناسی منظور از تعیین میزان بارندگی عبارت از جمع مقادیر بارندگی مایع و معادل مایع هر بارندگی جامد از قبیل برف و تگرگ بر حسب ارتفاع می باشد.بنابراین تمام بارندگی ها بایستی به طور دقیق و روشن اندازه گیری شود.مقادیر مذکور ترجیحا بر حسب میلی متر اندازه گیری شده و دقت عمل در اندازه گیری های روزانه 0.1mm ئ در اندازه گیری های هفتگی و ماهیانه 1mm می باشد.مقدار ریزش برف بر حسب سانتی متراندازه گیری می شود.با تقریب می توان گفت که 1cm از برف تازه معادل 1mm باران می باشد.مع الوصف نسبت مذکور به غمق و نوع برف بستگی دارد.در بعضی از کشورها مقدار بارندگی و عمق برف بر حسب اینچ و اجزل آن اندازه گیری می شود.برای تبدیل واحدهای مذکور به یکدیگر از رابطه زیر استفاده می شود:

1 INCH = 2.54cm = 25.4mm

سا ده ترین و متداول ترین روش اندازه گیری ریزش باران استفاده از باران سنج(RAIN GAUGE) می باشد .این دستگاه از قسمتهای مختلف تشکیل شده است .یک قسمت آن از یک قیف با طرح مخصوص ساخته شده که دارای لبه تیزی است.قسمت دیگر آن(لوله باران سنج) استوانه شکل بوده که آب باران به وسیله قیف مذکور به داخل آن هدایت می شود.استوانه فلزی و پایه نگهدارنده از اجزا تشکیل دهنده ای دستگاه می باشد.قطر دهانه قیف باران سنج ها مشخص بوده و بین 10-20cm انتخاب می شود.قطر دهانه قیف و لوله باران سنج ها طوری انتخاب می شود که سطح مقطع دهانع قیف نسبت مشخص با سطح مقطع لوله باران سنج داشته باشد.هر یک از کشورها قطر مشخصی برای دهانه باران سنج های شبکه هواسناسی خود انتخاب کرده اند.در ایران قطر دهانه باران سنج ها 8 اینچ انتخاب گردیده است.

ایستگاههای هواشناسی

مطالعه و بررسی فعل و انفعالات جوی و پدیده های هواشناسی که تعیین کننده وضع هوا و اقلیم می باشد بر پایه اندازه گیری ها دیده بانی ها متکی می باشد.دیده بانی هواشناسی در تمام کره زمین با روش واحد و یکنواخت و با وسایل و ادوات استاندارد و قابل مقایسه بودن داده ها (DATA) انجام می گیرد.یکنواختی برنامه اندازه گیری ها و دیده بانی ها و سایر عملیات هواشناسی با همکاری کلیه سرویس های هواشناسی ملی و کشوری در چهارچوب سازمان هواشناسی جهانی(W.M.O.) تضمین شده است. بیشترین دیده بانی ها و اندازه گیریهای عوامل جوی مربوط به جو نزدیک سطح زمین می باشد که به وسیله ایستگاههای هواشناسی سطحی (سطح زمین و دریا) انجام می گیرد. در کشور ایران برنامه دیده بانی های هواشناسی در شبکه ای از ایستگاههای اصلی انجام می گیرد.داده های حاصله از این نوع ایستگاهها برای پیش بینی های جوی و مطالعه رشته های مختلف علمی هواشناسی و هوانوردی و کشتی رانی به کار گرفته می شود. علاوه بر ایستگاههای فوق تعداد زیادی از ایستگاههای کمکی اقلیم شناسی (کلیماتولوژی)به منظور برآورد نیازهای مختلف محلی برنامه دیده بانی های محدودی را اجرا می نمایند.داده ها اطلاعات ثبت شده به وسیله ایستگاههای کلیماتولوژی طی سال های طولانی بایگانی و نگهداری گردیده و به صورت سالنامه هواشناسی در می آیند که در اختیار مصرف کنندگان قرار می گرد.این داده ها برای تهیه نقشه ها و اطلس ها و پژوهش های اقلیمی مورد استفاده قرار می گیرند.

رطوبت سنج

در جو زمین علاوه بر هوای خشک همیشه مقداری به صورت بخار آب و قطرات ریز ابرو باران و تگرگ و بلورهای یخ و برف وجود دارد که منبع اصلی آنها اقیانوس ها و دریاها و دریاچه ها و رودخانه ها و توده های غلتان یخ و تنفس گیاهان می باشد.مقدار بخار آب موجو در جو معمولا کمتر از اندازه ای است که برای اشباع شدن هوا از بخار آب لازم است و میتوان گفت که مقدار متوسط بخار آب موجو در جو حدود 6/2 درصد وزنی و یا 4 درصد حجم کل جو پایین است و اندازه گیری آن با روش های معمولی تقریبا غیر ممکن است.گر چه ادواتی که برای سنجش رطوبت جو به کار میروند به اندازه سایر ادوات اندازه گیری پارامترهای جوی مانند دماسنج و فشار سنج حساس نمی باشند ولی با استفاده از روش های صحیح و طرق خاص می توان خطای اندازه گیری را به حداقل ممکن کاهش داد.

تبخیرسنج

اندازه گیری تبخیر یکی از ضروریاتن خیلی عمده برای زندگی جاندار در روی سطح زمین می باشد. مصرف آب به علت افزایش جمعیت و توسعه روزافزون کارخانجات و احتیاج آنها به آب روز به روز زیادتر می گردد.آب از انواع مختلف بارندگی به دست آمده و از طریق تبخیر آب مایع و یا تبدیل مقداری برف و یخ به بخار آب و نیز تعرق گیاهان و بالاخره مصرف انسان و کارخانجات کم می گردد.لذا اندازه گیری میزان تبخیر آب از سطوح آب و خاک و نیز سطوح نباتات از نظر بررسی های هواشناسی مطالعات کشاورزی و مهندسی ساختمان ایجاد سندهای مختلف و غیره اهمیت فراوانی دارد.بدیهی است که تعیین میزان دقیق تبخیر از سطوح آب خاک و نباتات به علت وضعیت های مختلف محلی(از نظر فیزیکی و جغرافیایی) مشکل می باشد.زیرا تبخیر آب به فاکتورهای متعددی بستگی دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:
1.    میزان رطوبت جو
2.    سرعت باد
3.    فشار اتمسفر
4.    دمای محیط
5.    تشعشع خورشید و زمین
6.    چگونگی سطح تبخیر

میزان تبخیر آب از روی یک سطح به صورت ارتفاعی از آب کم شده بر حسب میلی متر در واحد اندازه گیری می شود.(واحد زمان ممکن است ساعت یا روز باشد)در بعضی از ممالک واحد اندازه گیری تبخیر اینچ می باشد. به طور خلاصه می توان گفت که یک میلیمتر یا یک اینچ تبخیر ارتفاع آبی است که از واحد سطح آبها در نتیجه تبخیر کسر می گردد.

اندازه گیری میزان تبخیر آب از سطح زمین طرق مختلفی وجود دارد که در اینجا یه چهار روش اکتفا می شود.

1.    اندازه گیری میزان تبخیر آب از روی سطح آب یک طشت که در محوطه مناسبی قرار گرفته است.
2.    اندازه گیری میزان تبخیر آب به وسیله سطوح متخلخل مرطوب(ATMOMETER)
3.    اندازه گیری میزان تبخیر آب از روی تغییر وزن نمونه ای از خاک خیس
4.    اندازه گیری میزان تبخیر آب از روی صفحه مرطوب
رادیو سوند

رادیوسوندها از دستگاه های هواشناسی هستند که برای اندازه گیری دما، رطوبت،‌ فشار، سمت و سرعت باد در جو بالا بکار می‌روند. دو عنصر ازن و تابش نیز می تواند توسط این دستگاه ها اندازه گیری شود. رادیوسوند یک سیستم سنجش از راه دور است و از دو لغت "Radio" به معنای انتشار دهنده رادیویی و "Sonde" به معنی پیام آور در زبان انگلیسی قدیم، تشکیل شده است. دستگاه رادیوسوند از دو قسمت اصلی «سنجش» و«فرستنده» تشکیل شده است، فرستنده ها پارامترهای اندازه گیری شده را به گیرنده ای که در سطح زمین قرار دارد، منتقل می‌کنند. رادیوسوندها گاهی به وسیله هواپیما و گاهی به وسیله راکت به جو فرستاده می شوند. اما معمولا آن ها را به زیر بالون های هواشناسی که تا ارتفاع 20 تا 30 کیلومتری صعود می‌نمایند نصب و در جو رها می‌کنند. وقتی که رادیوسوند به ارتفاع تقریبی 30 کیلومتری بالای سطح دریا می رسد بالون می ترکد و رادیوسوند همراه با نخ و بالون ترکیده شده به طرف زمین به پائین می افتد. پس از زمان 2 ساعت از پرتاب و در طول اوج گیری، رادیوسوند به طور ثابت جریان پیوسته اطلاعات شامل دمای اتمسفر،‌ رطوبت، داده فشار، سمت و سرعت باد در سطوح مختلف جو (تا ارتفاع تقریبی 30 کیلومتری) را از طریق شبکه ارتباطات به تجهیزات خودکار گیرنده درسطح زمین می فرستد. مشاهدات رادیوسوند Radio Observation یا به اختصار RAOB نامیده می شود .
تاریخ: ۱۳۹۲/۱۱/۲۹
 

محمدمهدی زحمتکش چهارشنبه 30 بهمن 1392 ساعت 09:25
0 نظر

«PLC» چیست و علت اهمیت آن در صنعت ؟

«PLC» چیست و علت اهمیت آن در صنعت ؟
«PLC» چیست و علت اهمیت آن در صنعت ؟
PLC، کنترل کننده ی نرم افزاری است که درقسمت ورودی، اطلاعاتی رابه صورت باینری دریافت وآنهارا طبق برنامه ای که درحافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید ونتیجۀ عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمانهایی به گیرنده ها واجرا کننده های فرمان (Actuators) ارسال می کند. به عبارت دیگر PLC عبارت از یک کنترل کنندۀ منطقی است که می توان منطق کنترل را توسط برنامه برای آن تعریف نمود و در صورت نیاز، به راحتی آن را تغییر داد.

وظیفۀ PLC بر عهدۀ مدارهای فرمان رله ای بود که استفاده از آنها در محیط های صنعتی جدید منسوخ گردیده است. اولین اشکالی که در این مدارها ظاهر می شود آن است که با افزایش تعداد رله  ها حجم و وزن مدار فرمان، بسیار بزرگ شده، همچنین موجب افزایش قیمت آن می گردد. برای رفع این اشکال، مدارهای فرمان الکترونیکی ساخته شدند ولی با وجود این، هنگامی که تغییری در روند یا عملکرد ماشین صورت  می گیرد مثلاً در یک دستگاه پرس، ابعاد، وزن، سختی و زمان قرار گرفتن قطعه زیر بازوی پرس تغییر می کند، لازم است تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم کنترل داده شود. به عبارت دیگر اتصالات و عناصر مدار فرمان باید تغییر کند.

با استفاده از PLC تغییر در روند تولید یا عملکرد ماشین به آسانی صورت می پذیرد، زیرا دیگر لازم نیست سیم کشی ها (Wiring) و سخت افزار سیستم کنترل تغییر کند و تنها کافی است چند سطر برنامه نوشت و به PLC ارسال کرد تا کنترل مورد نظر تحقق یابد.

از طرف دیگر قدرت PLC در انجام عملیات منطقی، محاسباتی، مقایسه ای و نگهداری اطلاعات به مراتب بیشتر از تابلوهای فرمان معمولی است. PLC  به طراحان سیستم های کنترل این امکان را می دهد که آنچه را در ذهن دارند در اسرع وقت بیازمایند و به ارتقای محصول خود بیندیشند، کاری که در سیستم های قدیمی مستلزم صرف هزینه و به خصوص زمان است و نیاز به زمان، گاهی باعث می شود که ایدۀ مورد نظر هیچ گاه به مرحلۀ عمل در نیاید.

هر کس که با مدارهای فرمان الکتریکی رله ای کار کرده باشد به خوبی می داند که پس از طراحی یک تابلوی فرمان، چنانچه نکته ای از قلم افتاده باشد، مشکلات مختلفی ظهور نموده، هزینه ها واتلاف وقت بسیاری را به دنبال خواهد داشت. به علاوه گاهی افزایش و کاهش چند قطعه در تابلوی فرمان به دلایل مختلف مانند محدودیت فضا، عملاً غیر ممکن و یا مستلزم انجام سیم کشی های مجدد و پر هزینه می باشد.

اکنون برای توجه بیشتر به تفاوت ها و مزایای PLC نسبت به مدرات فرمان رله ای، مزایای مهم PLC را نسبت به مدارات یاد شده بر می شماریم:
 استفاده از PLC موجب کاهش حجم تابلوی فرمان می گردد.
 استفاده از PLC مخصوصاً در فرآیندهای عظیم موجب صرفه جویی قابل توجهی در هزینه، لوازم و قطعات می گردد.
 PLC   ها استهلاک مکانیکی ندارند، بنابراین علاوه بر عمر بیشتر، نیازی به تعمیرات و سرویس های دوره ای نخواهد داشت.
 PLC   انرژی کمتری مصرف می کند.
 PLC   ها بر خلاف مدارات رله کنتاکتوری، نویزهای الکتریکی و صوتی ایجادنمی کنند.

 استفاده از یک PLC منحصر به پروسه و فرآیند خاصی نیست و با تغییر برنامه می توان به آسانی از آن برای کنترل پروسه های دیگر استفاده نمود.
 طراحی و اجرای مدارهای کنترل و فرمان با استفاده از PLC ها بسیار سریع و آسان است.
 برای عیب یابی مدارات فرمان الکترومکانیکی، الگوریتم و منطق خاصی را نمی توان پیشنهاد نمود. این امر بیشتر تجربی بوده، بستگی به سابقۀ آشنایی فرد تعمیر کار با سیستم دارد. در صورتی که عیب یابی در مدارات فرمان کنترل شده توسط PLC به آسانی و با سرعت بیشتری انجام می گیرد.
PLC   ها می توانند با استفاده از برنامه های مخصوص وجود نقص و اشکال در پروسۀ تحت کنترل را به سرعت تعیین و اعلام نمایند.
در جدول 2-1 مزایای PLC نسبت به مدارات فرمان رله ای و همچنین مدارهای منطقی الکترونیکی و کامپیوتر بر شمرده شده است.
جدول 2-1 : مزایای PLC نسبت به کنترل کننده های دیگر
تفاوت PLC با کامپیوتر
استفاده از کامپیوتر معمولی مستلزم آموزش های نسبتاً طولانی، صرف وقت و هزینه های بسیاراست. چنانچه کنترل فرآیندی مورد نظر باشد استفاده از کامپیوتر معمولی به مراتب پیچیده تر و در اغلب موارد عملاً نا ممکن می شود. علاوه بر آن برای انطباق کامپیوتر با فرآیند مورد نظر، طراحی، ساخت و یا لااقل بررسی و خرید تجهیزات خاص برای انطباق، کاری طاقت فرسا است.
بسیاری از صنعتگران نیاز به کارگیری سیستم های اتوماتیک را عملاً احساس نموده و دریافته اند که تولید بدون به کارگیری اتوماسیون، اقتصادی نمی باشد. از طرف دیگر، صنعتگران آموزش های مبسوط به این شاخه از صنعت را در محدودۀ وظایف خود نمی دانند.
PLC   وسیله ای است که درست به همین دلایل ساخته شده و اتوماسیون را با کمترین هزینه و به بهترین شکل ممکن در اختیار قرار می دهد. استفاده از  PLC  بسیار ساده بوده، نیاز به آموزش های مفصل، طولانی و پر هزینه ندارد.
از آنجائی که این وسیله به منظور پاسخگویی به کاربردهای صنعتی طراحی شده است، تمامی مسائل مربوط به آن حل شده، هیچ مشکلی در راه استفاده از آن وجود ندارد. طراحان خطوط تولید با بهره گیری از این وسیلۀ قابل انعطاف به سرعت می توانند نیازمندیهای مصرف کنندگان خود را تأمین و در اسرع وقت تواناییهای خود را با نیازمندیهای بازار هماهنگ نمایند.
از شرکت های سازندۀ PLC می توان SIEMENS، AEG، BRADLEY  ALLEN ، OMRON، MITSUBISHI و ... را نام برد. گر چه ازعرضۀ PLC توسط سازندگان مختلف چند ده سالی می گذرد و در ماشین آلات  و خطوط تولید خریداری شده از خارج کشور نیز به وفور مشاهده می شود استفاده از این وسیلۀ بسیار قابل انعطاف توسط طراحان و ماشین سازان داخلی کمتر به چشم می خورد. از جمله عواملی که موجب تأخیر در بهره برداری از PLC توسط طراحان داخلی گردیده است عبارتند از:
 ارتباط مشکل با منابع تأمین کنندۀ خارجی.
 عدم دسترسی به موقع به اطلاعات سیستم ها.
 عدم پشتیبانی مؤثر سازندگان از تجهیزات فروخته شدۀ خود.
 هزینۀ بالای تجهیزات خارجی.
 هزینۀ بالای آموزش در خارج از کشور.
شرکت های داخلی نیز با توجه به مشکلات یاد شده و برای پر کردن خلاء موجود اقدام به طراحی و ساخت چند نوع PLC نموده اند. PLC های مذکور، کلیۀ امکانات استانداردهای PLC  های متداول را داشته، از نمونه های خارجی با قابلیت های مشابه ارزانترند. این PLC ها به خوبی آزمایش گردیده، از پشتیبانی کامل آموزش و خدمات پس از فروش برخوردار می باشند.
از شرکت های داخلی تولید کنندۀ PLC و سیستم های اتوماسیون می توان شرکت کنترونیک را نام برد. این شرکت با به کارگیری دانش متخصصین داخلی اقدام به تولید چندین سیستم PLC با قابلیت های متفاوت جهت استفاده در صنایع مختلف و کاربردهای متنوع نموده است.
این شرکت همچنین مبتکر زبان برنامه نویسی خاصی جهت سیستم های PLC تولید شده می باشد که بسیار شبیه به زبان برنامه نویسی ابداع شده توسط شرکت SIEMENS  یعنی STEP 5 است. PLC  یاد شده با نمونه های خارجی مشابه خود به خوبی رقابت می کند.
در فصول آینده با شبیه سازهای ابداع شده توسط این شرکت آشنا شده، روش برنامه نویسی را توسط این شبیه سازها مرور خواهیم نمود. گرچه در این کتاب سعی بر این است که سیستم PLC به طور کلی معرفی شود اما در مورد برنامه نویسی به ناچار باید از یک زبان برنامه نویسی خاص استفاه نماییم. امروزه کاربرد PLC های ساخت شرکت زیمنس در سر تا سر دنیا گسترش یافته، این نوع PLC  بیش از هر PLC دیگری در صنایع مختلف به چشم می خورد. بنابراین مؤلف ترجیحاً از زبان برنامه نویسی   STEP 5 (S5) که زبان برنامه نویسی سیستم های PLC زیمنس می باشد استفاده نموده است. همان گونه که گفته شد این زبان بسیار شبیه به زبان ابداع شده توسط شرکت کنترونیک یعنی CSTL بوده، و تفاوت این دو زبان برنامه نویسی تنها در چند مورد جزئی است. جهت آشنایی بیشتر خوانندگان با این زبان برنامه نویسی (CSTL)، در برخی موارد سعی شده تا برنامۀ مورد نظر برای انجام یک پروسه به هر زبان S5 و CSTL نوشته شود تا خوانندگان شباهت های این دو زبان را بیشتر درک کنند.

لازم به ذکر است که اصول کلی زبانهای برنامه نویسی مختلف تقریباً یکسان بوده، خواننده می تواند با یادگیری یکی از زبانهای مذکور، سایر زبانها را به آسانی درک و از آنها استفاده نماید.
سازندگان سیستم های PLC برای برنامه نویسی سیستم های خود، هر یک از زبان منحصر به فردی استفاده می نمایند که از نظر اصولی همگی تابع یک سری قوانین منطقی و کلی بوده، تنها تفاوت آنها در ساختار برنامه نویسی و نمادهای استفاده شده است.
از زبانهای ابداع شده توسط سازندگان PLC می توان S5، FST، OMRON، CSTL، ALLEN BRADLEY و ... را نام برد.
کاربر PLC در صنایع مختلف
امروزه کاربرد PLC در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی به وفور به چشم می خورد، در زیر تعدادی از این کاربردها آورده شده است.
 صنایع اتومبیل سازی- شامل: عملیات سوراخ کاری اتوماتیک، اتصال قطعات و همچنین تست قطعات و تجهیزات اتومبیل، سیستم های رنگ پاش، شکل دادن بدنه به وسیلۀ پرس های اتوماتیک و ...
 صنایع پلاستیک سازی- شامل: ماشین های ذوب و قالب گیری تزریقی، دمش هوا و سیستم های تولید و آنالیز پلاستیک و ...
 صنایع سنگین- شامل:  کوره های صنعتی، سیستم های کنترل دمای اتوماتیک، وسایل و تجهیزاتی که در ذوب فلزات استفاده می شوند و ...
 صنایع شیمیایی- شامل: سیستم های مخلوط کننده، دستگاههای ترکیب کنندۀ مواد با نسبتهای متفاوت و ...
 صنایع غذایی- شامل: سیستم های سانتریفوژ، سیستم های عصاره گیری و بسته بندی و ...
 صنایع ماشینی- شامل: صنایع بسته بندی، صنایع چوب، سیستم های سوراخ کاری، سیستم های اعلام خطر و هشدار دهنده، سیستم های استفاده شده در جوش فلزات و ...
 خدمات ساختمانی – شامل: تکنولوژی بالابری (آسانسور)، کنترل هوا و تهویه مطبوع، سیستم های روشنایی خودکار و ...
 سیستم های حمل و نقل- شامل: جرثقیل ها، سیستم های نوار نقاله، تجهیزات  حمل و نقل و ...
 صنایع تبدیل انرژی (برق، گاز و آب) شامل: ایستگاههای تقویت فشار گاز، ایستگاههای تولید نیرو، کنترل پمپ های آب، سیستم های تصفیۀ آب و هوای صنعتی، سیستم های تصفیه و بازیافت گاز و ...
سخت افزار PLC
از لحاظ سخت افزاری می توان قسمت های تشکیل دهندۀ یک سیستم PLC را به صورت زیر تقسیم نمود:
 واحد منبع تغذیه PS (Power Supply)
 واحد پردازش مرکزی CPU (Central Processing Unit)
 حافظه (Memory)
 ترمینال های ورودی (Input Module)
 ترمینال های خروجی (Output Module)
 مدول ارتباط پروسسوری CP (Communication Processor)
 مدول رابط IM (Interface Module)
 مدول منبع تغذیه (PS)
منبع تغذیه ولتاژهای مورد نیاز PLC را تأمین می کند. این منبع معمولاً از ولتاژهای 24 ولت DC و 110 یا 220 ولت AC، ولتاژ 5 ولت DC را مورد نیازCPUومدولهاایجاد می کند. ماکزیمم جریان قابل دسترسی منطبق با تعداد مدول های خروجی مصرفی است. لازم به ذکر است که ولتاژمنبع تغذیه باید کاملاً تنظیم شده (رگوله)[1] باشد.                                                          
جهت دستیابی به راندمان بالا معمولاً از منابع تغذیۀ سوئیچینگ استفاده می شود. ولتاژی که در اکثر PLC ها استفاده می گردد ولتاژ 5 یا 2/5 ولت DC است. (در برخی موارد، منبع تغذیه و واحد کنترل شونده در فاصلۀ زیادی نسبت به یکدیگر قرار دارند. بنابراین ولتاژ منبع، 2/5 ولت انتخاب می شود تا افت ولتاژ حاصل از بُعد مسافت بین دو واحد مذکور جبران گردد.)
برای تغذیۀ رله ها و محرک ها (Actuator) معمولاً از ولتاژ 24 ولت DC به صورت مستقیم (بدون استفاده از هیچ کارت ارتباطی) استفاده می شود. در برخی موارد نیز از ولتاژ های 110 یا 220 ولت AC با استفاده از یک کارت به نام Relay Board استفاده می گردد.(در مورد    تغذیه رله ها احتیاج به رگولاسیون دقیق نیست)
دربرخی شرایط کنترلی لازم است تادرصورت قطع جریان منبع تغذیه اطلاعات موجود درحافظه و همچنین محتویات شمارنده ها، تایمرها وفلگ های پایدار(Retentive) بدون تغییر باقی بمانند. دراین مواردازیک باطری جنس" "lithium جهت حفظ برنامه درحافظه استفاده می گردد. به این باطری "Battery back up"   می گویند .                                                                       
ولتاژ این نوع باطری معمولا ً 2.8  تا 3.6  ولت می باشد. ازآنجایی که این باطری نقش مهمی در حفظ  اطلاعات موجوددرحافظه دارددراکثرplc ها یک چراغ نشان دهنده تعبیه شده ودرصورتی که ولتاژباطری به سطحی پایین ترازمقدارمجاز2.8 ولت برسداین نشان دهنده روشن می گردد. این نشان دهنده به   Battery Low LED  معروف است .درصورت مشاهده ی روشن شدن این نشان دهنده لازم است که باطری مذکور تعویض گردد. برای تعویض باطری ابتدا باید به وسیله ی یک منبع تغذیه ، ولتاژمدول مورد نظررا تامین وسپس اقدام به تعویض باطری نمود .
واحد پرازش مرکزی (cpu)
CPU   یاواحد پردازش مرکزی درحقیقت قلبPLC است. وظیفه ی این واحد، دریافت اطلاعات ازوودی ها ، پردازش این اطلاعات مطابق دستورات برنامه وصدور فرمان هایی است که به صورت فعال یا غیر فعال نمودن خروجی ها ظاهر می شود. واضح است که هرچه سرعت پردازش  CPU  بالاتر باشدزمان اجرای برنامه کمتر خواهد بود .
 حافظه (memory)
همان گونه که می دانید حافظه محلی است که اطلاعات و برنامه ی کنترل در آن  ذخیره   میشود. علاوه بر این ، سیستم عامل[2]  که عهده دار مدیریت کلی در PLC است درحافظه قرار دارد. تمایز درعملکرد PLC  ها ، عمدتاً به دلیل برنامه ی سیستم عامل و طراحی خواصCPU  آنهاست.درحالت کلی در PLCها  دو نوع حافظه وجود دارد :
حافظه ی موقت (RAM)  که شامل نگهداری فلگ ها ، تایمر ها ،شمارنده ها و برنامه های کاربر[3] است.
حافظه دائم(EPROM, EEPROM) که جهت نگهداری وذخیره همیشگی برنامه کاربر1 استفاده می گردد.
  ترمینال ورودیINPUT MODULE))
این واحد، محل دریافت اطلاعات از فرایند یاپروسه ی تحت کنترل می باشد.تعداد ورودی هادرPLC های مختلف،متفاوت است. ورودی هایی که در سیستم هایPLC  مورد استفاده قرار می گیرند در حالت کلی به دو صورت زیر می باشند:
الف)ورودی های دیجیتال(DIGITAL   INPUT )   
 ب)ورودی های آنالوگ(ANALOG   INPUT )

الف) ورودی های دیجیتال یا گسسته

 این ورودی ها معمولا به صورت سیگنال های صفر یا 24 ولت DC  می باشند ، گاهی برای پردازش توسط CPU  به تغییر سطح ولتاژ نیاز دارند. معمولاً برای انجام این عمل مدول هایی خاص در PLC  در نظر گرفته میشود .                                                                    
جهت حفاظت مدارات داخلی PLC  از خطر ناشی از اشکالات بوجود آمده در مدار یا برای جلوگیری از ورود نویز های موجود در محیط های صنعتی ارتباط ورودی ها با مدارات داخل PLC  توسط کوپل کننده های نوری (Optical Coupler)  انجام می گیرد . به دلیل ایزوله شدن ورودی ها از بقیه ی اجزای مدار داخلی PLC  ،هرگونه اتصال کوتاه و یا اضافه ولتاژ نمی تواند آسیبی به واحد های داخلی PLC وارد آورد.
 ب) ورودی های آنالوگ یا پیوسته

اینگونه ورودی ها در حالت استاندارد V DC10 ± - 0 ، mA  20- 4 و یا mA  20 - 0 بوده ، مستقیما به مدول های آنالوگ متتصل می شوند. مدول های ورودی آنالوگ سیگنال های دریافتی پیوسته (آنالوگ ) را به مقادیر دیجیتال تبدیل نموده ، سپس مقادیر دیجیتال حاصل توسط CPUپردازش می شوند.
ترمینال خروجی (Output Module)
این واحد محل صدور فرمان های PLC به پروسه ی تحت کنترل می باشد . تعداد این خروجی ها در PLC های مختلف متفاوت است.خروجی های استفاده شده درPLCها به دو صورت زیروجود دارند:
 الف ) خروجی های دیجیتال (Digital Output)
 ب  ) خروجی های آنالوگ (Analog Output)

   الف ) خروجی های دیجیتال یا گسسته
این فرمانهای خروجی به صورت سیگنال های 0 یا 24 ولت DC  بوده که در خروجی ظاهر می شوند، بنابراین هر خروجی از لحاظ منطقی می تواند مقادیر "0" (غیر فعال ) یا "1" (فعال ) را داشته باشد این سیگنال ها به تقویت کننده های قدرت یا مبدل های الکتریکی ارسال می شوند تا مثلاً ماشینی را به حرکت در آورده ( فعال نمایند ) یا آن را از حرکت باز دارند (غیر فعال نمایند). در برخی موارد استفاده از مدول های خروجی دیجیتال جهت رسانیدن سطوح سیگنال های داخلی PLC به سطح 0 تا 24 ولت  DC  الزامی است .
 ب ) خروجی های آنالوگ یا پیوسته
سطوح ولتاژ و جریان استاندارد خروجی میتواند یکی از مقادیر DC V 10± - 0    ، mA  20-4 ویا mA  20-0 باشد . معمولاً مدول های خروجی  آنالوگ مقادیر دیجیتال پردازش شده توسط CPU  را به سیگنالهای یوسته (آنالوگ ) مورد نیاز جهت پروسه ی تحت کنترل تبدیل می نمایند . این خروجی ها به وسیله ی واحدی به نام Isolator از سایر قسمت های داخلی PLC ایزوله می شوند .بدین ترتیب مدارات حساس داخلی PLC ازخطرات ناشی از امکان بروز اتصالات ناخواسته ی خارجی محافظت می گردند .
 مدول ارتباط پروسسوری (cp)
این مدول ، ارتباط بین CPU مرکزی را با CPU  های جانبی(جهت شبکه شدن) برقرار می سازد.
مدول رابط (IM)
در صورت نیاز به اضافه نمودن واحد های دیگر ورودی وخروجی به PLC یاجهت اتصال پانل اپراتوری وپروگرامر به PLC از این مدول ارتباطی استفاده می شود(بعبارتی جهت توسعه PLC). د رصورتی که چندین PLC به صورت شبکه به یکدیگر متصل می شوند از واحد IM  جهت ارتباط آنها استفاده می شود.
تصویر ورودی ها (PII)[4]        
 قبل از اجرای برنامه، CPU وضعیت تمام ورودی ها را بررسی و در قسمتی از حافظه به نام PII نگهداری می نماید. جز در موارد استثنایی و تنها در بعضی از انواع PLC، غالباً در حین اجرای برنامه، CPU به ورودی ها مراجعه نمی کند بلکه برای اطلاع از وضعیت هر ورودی به سلول مورد نظر در PII رجوع می کند. در برخی ازPLCها این قسمت از حافظه، IIT (Input Image Table) نیز خوانده می شود.
تصویر خروجی ها (PIO)[5]
هر گاه در حین اجرای برنامه یک مقدار خروجی بدست آید، در این قسمت از حافظه نگهداری می شود. جز در موارد استثنایی و تنها در برخی از انواع PLC، غالباً در حین اجرای برنامه، CPU به خروجی ها مراجعه نمی کند بلکه برای ثبت آخرین وضعیت هر خروجی به سلول مورد نظر در PIO رجوع می کند و در پایان اجرای برنامه، آخرین وضعیت خروجی ها از PIO به خروجی های فیزیکی منتقل می گردند. در برخی موارد این قسمت از حافظه را OIT (Output Image Table) نیز می گویند.
Internal program memory (RAM)
CPU                                                                                                                                                                                                                                                                          Memory submodule (EPROM / EEPROM / RAM)
      ACCUM
 Processor
 Timers , counters ,  flags
 Serial interface
 PII
 PIO
 I /O bus
Output modules (digital / analog)
 Input modules (digital / analog)
 Functional modules
Input / Output modules
در ادامۀ بحث به توضیح در مورد برخی از مفاهیم موجود در شکل 2-2 خواهیم پرداخت.
- فلگ ها، تایمر ها و شمارنده ها
هر CPU جهت اجرای برنامه های کنترلی از تعدادی تایمر، فلگ و شمارنده استفاده می کند. فلگ ها محل هایی از حافظه اند که جهت نگهداری وضعیت برخی نتایج و یا خروجی ها استفاده می شوند.
جهت شمارش از شمارنده و برای زمان سنجی از تایمر استفاده می گردد. فلگ ها، تایمر ها و شمارنده ها را از لحاظ پایداری و حفظ اطلاعات ذخیره شده می توان به دو دستۀ کلی تقسیم نمود:
 پایدار (Retentive):به آن دسته از فلگ ها، تایمر ها و شمارنده هایی اطلاق می گردد که در صورت قطع جریان الکتریکی (منبع تغذیه) اطلاعات خود را از دست ندهند.
 ناپایدار (Non - Retentive) این دسته بر خلاف عناصر پایدار، در صورت قطع جریان الکتریکی تغذیه، اطلاعات خود را از دست می دهند.
تعداد فلگ ها، تایمر و شمارنده ها در PLC های مختلف متفاوت می باشد اما تقریباً در تمامی  موارد قاعده ای کلی جهت تشخیص عناصر پایدار و ناپایدار وجود دارد.
فرض کنید که در یک نوع PLC خاص تعداد تعداد فلگ ها، تایمر ها و شمارنده ها به ترتیب m و n و p باشد. تعداد عناصر پایدار و ناپایدار با یکدیگر برابر است. بنابراین تعداد این عناصر به ترتیب  می باشد. المان های که شمارۀ آنها از مقادیر نصف یعنی  کوچکتر باشد پایدار و بقیه، عناصر ناپایدار هستند. به طور کلی می توان گفت که نیمۀ اول این عناصر، پایدار و نیمۀ دوم ناپایدار می باشد.
فرض کنید که در یک نوع PLC، 16 شمارنده (C0– C 15) تعریف شده باشد بنا بر قاعدۀ مذکور شمارنده های C0 – C7 همگی پایدار و شمارنده های C8 – C 15 ناپایدار می باشند.
انبارک یا آکومولاتور (ACCUM)
انبارک یا آکومولاتور یک ثبات منطقی است که جهت بارگذاری یا به عبارت دیگر لود نمودن[6] اطلاعات استفاده می گردد. از این ثبات جهت بارگذاری اعداد ثابت در تایمرها، شمارنده ها، مقایسه گرها و ... استفاده می شود.
 گذر گاه عمومی ورودی / خروجی (  I /O bus)
همان گونه که قبلاً ذکر شد وظیفۀ پردازش اطلاعات در PLC بر عهدۀ CPU است. بنابراین برای اجرای برنامه بایستی CPU با ورودی ها، خروجی ها و سایر قسمتهای PLC  در ارتباط بوده، با آنها تبادل اطلاعات داشته باشد. سیستمی که مرتبط کنندۀ CPU  با قسمتهای دیگر است bus نامیده می شود. این سیستم توسط CPU اداره می شود و در حقیقت علت کاهش چشمگیر اتصالات در PLC به دلیل وجود همین سیستم می باشد. سیستم bus  از سه بخش زیر تشکیل شده است.

1.    باس داده (Data bus)
2.    باس آدرس (Address bus)
3.    باس کنترل (Control bus)

مشخصات سیستم باس بستگی به نوع CPU مورد استفاده و حجم کلی حافظه دارد. مثلاً پردازشگر Z80 باس داده دارای 8 خط ارتباطی است که ارسال و دریافت هشت بیت یا یک بایت اطلاعات را امکان پذیر می سازد. بنابراین ورودی ها، خروجی ها و حافظه ها  بایستی در دسته های هشت بیتی یا یک بایتی سازماندهی شوند.

هر بایت اطلاعات بایستی آدرس منحصر به فردی داشته باشد، هر گاه CPU بخواهد اطلاعاتی با بایت بخصوص رد و بدل نماید با استفاده از آدرس منحصر به فرد آن بایت این تبادل اطلاعات امکان پذیر می گردد. وقتی تمام امکانات CPU با بایت مورد نظر از لحاظ آدرس و خط ارتباطی فراهم شد CPU توسط باس کنترل، جهت حرکت و زمان رد و بدل اطلاعات را سازماندهی می کند.

 

 روشهای مختلف آدرس دهی

جهت آدرس دهی معمولاً از سه روش زیر استفاده می شود.

  (Fixed Address) در این روش تمام ورودی ها و خروجی ها دارای آدرس ثابتی باشند. نظیر این نوع آدرس دهی را در مینی PLC های کنترونیک یارله های قابل برنامه ریزی زیمنس (LOGO)می توان یافت.
 (Slot Address)در این روش، آدرس دهی قابل تغییر می باشد و این تغییر آدرس توسط شیارهای مورد نظر و فیش های زائده دار انجام می گیرد.
 (Flexible Address) در این روش آدرس دهی که قابل تغییر نیز می باشد سوئیچ هایی (دیپ سوئیچ) در نظر گرفته شده که با استفاده از آنها می توان آدرس دهی را تغییر داد.
حال که با سخت افزار سیستم های PLC آشنا شدیم به بررسی نرم افزار آن می پردازیم.
 نرم افزار PLC
در PLC ها سه نوع نرم افزار قابل تعریف است:

 نرم فزاری که کارخانۀ سازنده با توجه به توان سخت افزاری سیستم تعریف می کند که به آن Operating System یا به اختصار OS گویند. مثلاً در PLC زیمنس مدل 100 U تعداد 16 تایمر ( T0 – T15) تعریف شده است و اگر در برنامه نویسی از تایمر شمارۀ 18  استفاده می شود. سیستم عامل دستور مذکور را به عنوان یک دستور اشتباه قلمداد کرده، برنامه اجراء نخواهد شد.

لازم به ذکر است  که این نرم افزار ثابت بوده ، قابل تغییر نمی باشد بنا براین ازنوع فقط خواندنی است و معمولاً در  EPROM  یا  E2PROM  ذخیره می شود .                                                                                                                                      

 نرم افزاری که برنامه نوشته شده توسط استفاده کننده (user) را به زبان قابل فهم ماشین تبدیل  می نماید. این برنامه منحصر به کارخانه سازنده بوده، نام خاصی نیز دارد. معروفترین وپرکاربرد ترین درPLCزیمنس این نرم افزار ها S5وs7می باشد که توسط شرکت زیمنس ابداع گردیده است . این نرم افزار همانند OS  قابل تغییر نیست وبایستی در ROM  ذخیره گردد وبرای اجرا بهRAM  پروگرامر ارسال گردد.

                                                                                                                                                                                           نرم افزار یا برنامه ای که توسط استفاده کننده نوشته می شود و به آن User Programمی گویند . این نرم افزار درهرلحظه قابل تغییر بوده ،خواندنی ونوشتنی است . این نرم افزار درRAM  ویا در EPROM  ویادرE2PROM  ذخیره و در صورت لزوم از مدول ذکر شده مجدداً در RAM  کپی شده ، اجرا می گردد .                                                                                                               

 همانگونه که ذکر شد هر PLC شامل سخت افزار و نرم افزار می باشد . درصفحات گذشته به طور اجمال به توضیح در موردسیستم های سخت افزاری وهمچنین نرم افزار PLC پرداختیم . واضح است که برای وارد کردن برنامه ی کنترلی یا نرم افزاری به سخت افزار ، نیاز به یک واحدبرنامه نویس یا پروگرامر می باشد . در ادامه ی بحث به واحد تشریح واحدبرنامه نویسی (Programming Unit )   می پردازیم .
 
 واحد برنامه نویسی  (PG)

در استفاده وبه کارگیری  PLC علاوه بر آشنایی با نحوه ی کار ، آشنایی با واحد برنامه نویسی آن نیز ضروری است زیرا توسط این واحد قادر خواهیم بود با PLC ارتباط بر قرار نماییم . به این ترتیب که برنامه ی کنترل دستگاه  را نوشته ،آن را در حافظه ی PLC قرار داده ، اجرای آن را از PLC  می خواهیم . این واحد بسیار شبیه به کامپیوترهای معمولی است ، یعنی دارای یک صفحه ی نشان دهنده (مونیتور) وصفحه کلید می باشد . تفاوت PG با کامپیوتر معمولی ، تک منظوره بودن آن می باشد بدین معنی که از PG  تنها می توان جهت ارتباط برقرار نمودن با PLC مربوطه استفاده نمود .                                                                                                                                

 با استفاده از PG می توان از وضعیت وچگونگی اجرای برنامه مطلع شد. صفحه ی نمایش واحد برنامه نویسی به ما نشان می دهد که کدام ورودی روشن یا خاموش است ، PLC توسط خروجی ها دستور فعال شدن یا توقف کار کدام ماشین را می دهد ودرحقیقت نحوه ی اجرای برنامه در صفحه ی نمایش ظاهر می شود . بنا بر این در صورتی که اشکال در برنامه وجود داشته باشد یا ایرادی در اجرای برنامه پیدا شود ، از این طریق می توان به آن پی برد . پس  می توان گفت گه واحد برنا مه نویسی در عیب یابی برنا مه ی کنترل دستگاه ها و سیستم های تحت کنترل و بررسی علت توقف آنها نقش بسزایی دارد . به وسیله ی PG   می توان تغییرات عملوندها یعنی ورودی ها ،خروجی ها و همچنین تایمر ها و شمارنده های برنامه ی در حال اجرا رابه صورت Real Time ملاحظه نمود . در اکثر PLC ها  به کمک PG می توان با دستو خاصی نظیر STATUS  وضعیت عملوند ها را در حین اجرای برنامه مشاهده نمود.
تاریخ: ۱۳۹۲/۱۱/۲۹
 

محمدمهدی زحمتکش چهارشنبه 30 بهمن 1392 ساعت 09:19
0 نظر

اسیلوسکوپ

اسیلوسکوپ

نوسان‌نما یا اسیلوسکوپ: دستگاهی الکترونیکی است که امکان مشاهده ولتاژ را فراهم می‌کند. غالباً مقدار ولتاژ به صورت نموداری دوبعدی نمایش داده می‌شود که محور افقی زمان و محور عمودی آن ولتاژ است. از نوسان‌نما عموماً برای نمایش دقیق موج استفاده می‌شود. علاوه بر دامنه، معمولاً نوسان‌نماها قادر به اندازه‌گیری و نمایش دیگر پارامترها مانند عرض پالس، دوره تناوب و زمان بین دو حادثه (مانند وقوع دو پیک) هستند.

معرفی اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ وسیله اندازه گیری است، که کار آن نمایش ولتاژ بر حسب زمان است.این دستگاه بیشتر توسط دانشجویان رشته برق الکترونیک و مخابرات مورد استفاده قرار می گیرد و یا توسط افرادی که به نوعی با برق سروکار دارند.اسکوپ ها قابلیت این رادارند که دو یا چند شکل موج ولتاژ در واحد زمان را به طور همزمان روی صفحه اسیلوسکوپ نمایش دهند.همچنین این قابلیت را دارند که یک شکل موج ولتاژ را برحسب دیگری نمایش دهند. به این مد لیساژور یا X-Y می گویند.

نمایش تصویر روی اسیلوسکوپ
این کار به وسیله مد X-Y انجام می گیرد بدین ترتیب که موج های ایجاد شده توسط میکروکنترلر پس از اعمال به یک DAC به کانال های X و Y اسیلوسکوپ داده می شود.

اصول عملکرد اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ در حقیقت رسام های بسیار سریع هستند که سیگنال ورودی را در برابر زمان یا در برابر سیگنال دیگر نمایش می‌دهند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پرده‌ای فلوئورسان بوجود می‌آید.

به علت لختی بسیار کم باریکه الکترون می‌توان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظه‌ای (ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر می‌کنند، یا فرکانسهای بسیار بالا) بکار برد. اسیلوسکوپ بر اساس ولتاژ کار می‌کند. البته به کمک مبدلها (ترانزیستورها) می‌توان جریان الکتریکی و کمیتهای دیگر فیزیکی و مکانیکی را به ولتاژ تبدیل کرد.

اجزای اسیلوسکوپ
یک اسیلوسکوپ آنالوگ مدل ۴۷۵A قابل حمل، یک دستگاه بسیار رایج در اواخر دهه ۱۹۷۰ (سال ۱۹۷۰ تا ۱۹۷۹)

لامپ پرتو کاتدی
اسیلوسکوپ از یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدادی مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی تشکیل شده‌است. قسمتهای مختلف لامپ پرتو کاتدی عبارتند از:

تفنگ الکترونی
تفنگ الکترونی باریکه متمرکزی ازالکترونهارا بوجود می‌آورد که شتاب زیادی کسب کرده‌اند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد می‌کند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید می‌کند. تفنگ الکترونی از رشته گرمکن، کاتد، شبکه آند پیش شتاب دهنده، آند کانونی کننده و آند شتاب دهنده تشکیل شده‌است. الکترونها از کاتدی که بطور غیر مستقیم گرم می‌شود، گسیل می‌شوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل می‌گردند. شبکه کنترل معمولاً یک استوانه هم محور با لامپ است و دارای سوراخی است که در مرکز آن قرار دارد. الکترونهای گسیل شده از کاتد که از روزنه می‌گذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال می‌شود)، شتاب می‌گیرند. باریکه الکترونی را آند کانونی کننده، کانونی می‌کند.

صفحات انحراف دهنده
صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه‌است. صفحات انحراف قائم که بطور افقی نصب می‌شوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد می‌کنند و صفحات y نامیده می‌شوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب می‌شوند و انحراف افقی ایجاد می‌کنند و صفحات x نامیده می‌شوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند.

صفحه فلوئورسان
جنس این پرده که در داخل لامپ پرتو کاتدی قرار دارد، از جنس فسفر است. این ماده دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی الکترونهای برخورد کننده را جذب می‌کند و آنها را به صورت یک لکه نورانی ظاهر می‌سازد. قسمتهای دیگر لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشه‌ای، پایه که از طریق آن اتصالات برقرار می‌شود، است.

مولد مبنای زمان
اسیلوسکوپ ها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به زمان بکار می‌روند. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ روی پرده با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. بدین منظور یک ولتاژ مثبت به صفحات انحراف افقی اعمال می‌شود. مداری که این ولتاژ مثبت را تولید می‌کند، مولد مبنای زمان یا مولد رویش نامیده می‌شود.

مدارهای اصلی اسیلوسکوپ
سیستم انحراف قائم
چون سیگنالها برای ایجاد انحراف قابل اندازه گیری بر روی صفحه لامپ به اندازه کافی قوی نیستند، لذا معمولاً تقویت قائم لازم است. هنگام اندازه گیری سیگنالهای با ولتاژ بالا باید آنها را تضعیف کرد تا در محدوده تقویت کننده‌های قائم قرار گیرند. خروجی تقویت کننده قائم، از طریق انتخاب همزمانی در وضعیت داخلی، به تقویت کننده همزمان نیز اعمال می‌شود.

سیستم انحراف افقی
صفحات انحراف افقی را ولتاژ رویش که مولد مبنای زمان تولید می‌کند، تغذیه می‌کند. این سیگنال از طریق یک تقویت کننده اعمال می‌شود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، می‌توان آن را مستقیما اعمال کرد. هنگامی که به سیستم انحراف افقی، سیگنال خارجی اعمال می‌شود، باز هم از طرق تقویت کننده افقی و کلید انتخاب رویش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب رویش در وضعیت داخلی باشد، تقویت کننده افقی، سیگنال ورودی خود را از مولد رویش دندانه‌داری که با تقویت کننده همزمان راه اندازی می‌شود، می‌گیرد.

همزمانی
هر نوع رویشی که بکار می‌رود، باید با سیگنال مورد بررسی همزمان باشد. تا یک تصویر بی حرکت بوجود آید. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان مقسوم علیه‌ای از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد.

مواد محو کننده
در طی زمان رویش، ولتاژ دندانه‌دار رویش اعمال شده به صفحات x، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ حرکت می‌دهد. اگر سرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده می‌شود و اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده می‌شود. در سرعتهای خیلی زیاد، ضخامت خط کم شده و تار به نظر می‌رسد و یا حتی دیده نمی‌شود.

کنترل وضعیت
این شکل لوله پرتوهای کاتدی داخلی را برای استفاده در یک اسیلوسکوپ نشان می‌دهد. اعداد در شکل: ۱. الکترود ولتاژ انحراف ۲. تفنگ الکترونی ۳. شعاع الکترون ۴. سیم پیچ تمرکز ۵. سطح داخلی فسفرپوش شده صفحه نمایش

وسیله‌ای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه لازم است. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را می‌توان بالا یا پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را می‌توان با اعمال یک ولتاژ کوچک سیستم داخلی (که مستقل است) به صفحات انحراف دهنده انجام داد. این ولتاژ را می‌توان با یک پتانسیومتر تغییر داد.

کنترل کانونی بودن
الکترود کانونی کننده مثل یک عدسی با فاصله کانونی تغییر می‌کند. این تغییر با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده صورت می‌گیرد.

کنترل شدت
شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل کننده شدت که پتانسیل شبکه را نسبت به کاتد تغییر می‌دهد، تنظیم می‌شود.

مدار کالیبره سازی
در اسیلوسکوپهای آزمایشگاهی معمولاً یک ولتاژ پایدار داخلی تولید می‌شود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، معمولاً یک موج مربعی است.

نگارخانه
Heterodyne (ترکیب دو جریان متناوب برای تولید جریانی با فرکانسی برابر مجموع یا تفاضل فرکانس دو جریان مزبور)

وزوز AC روی صدا

جمع دو سیگنال با فرکانس پایین و بالا

فیلتر نامناسب روی سینوس.
 
اثرهای دوگانه، زمان‌های دوگانه مبتنی بر هر اثر را نشان می‌دهد
برای آشنایی بیشتر می توان به انواع اسکوپ با برندهایExtech  و Uni-t اشاره کرد.
1- اسیلوسکوپ دیجیتال 2 کاناله MS42
2- اسیلوسکوپ UTD2082CM-2102CM

 

اسیلوسکوپ ها
کلیات
اسیلوسکوپ اشعه کاتدی یک دستگاه نمایش دهنده است. در صورتی که دیگر دستگاههای نمایش دهنده فقط مقدار ولتاژ یا مقادیر دیگر الکتریکی را نمایش می دهند اما اسیلوسکوپ اشعه کاتدی قادر است مقدار، فاز، فرکانس موج و روابط بین مقادیر آنها را نمایش دهد. خلاصه اطلاعات بسیار زیادی از نظر کمی و کیفی در مورد کارهای اندازه گیری الکترونیک به اسیلوسکوپ داده شده است و با قسمت های متعلق به دستگاه هر اندازه گیری با ردیف فرکانسهای زیاد با اسیلوسکوپ امکان پذیر است.

 
تاریخ: ۱۳۹۱/۸/۲۱
 

محمدمهدی زحمتکش پنج‌شنبه 24 بهمن 1392 ساعت 12:31
0 نظر

اثر هارمونیک ها بر خازن ها


اثر هارمونیک ها بر خازن ها
نقش خازنها به عنوان المان های الکتریکی و الکترونیکی کارآمد در صنایع مربوط به تولید و انتقال و توضیع امروزی غیر قابل انکار است بگونه ای که دیگر هرگز نمی توان چنین صنایعی را بدون وجود خازنهای نیرو متصور شد. از این رو شناخت کامل خازنها و عوامل تاثیر گذار برآنها و حفظ و نگهداری و نظارت دقیق بر آنها، برای افزایش طول عمر خازن ها و کار کرد بهینه آنها امری است الزامی و اجتناب ناپذیر.

مقدمه
درسالهای اولیه هارمونیکها در صنایع چندان رایج نبودند.به خاطر مصرف کننده های خطی متعادل. مانند: موتورهای القایی سه فاز، گرم کنندها و روشن کننده های ملتهب شونده تا درجه سفیدی و ... این بارهای خطی جریان سینوسی ای در فرکانسی برابر با فرکانس ولتاژ می کشند. بنابراین با این تجهیزات اداره کل سیستم نسبتا با سلامتی بیشتری همراه بود. ولی پیشرفت سریع در الکترونیک صنعتی در کاربری صنعتی سبب بوجود آمدن بارهای غیر خطی صنعتی شد. در ساده ترین حالت، بارهای غیرخطی شکل موج بار غیر سینوسی از شکل موج ولتاژ سینوسی رسم می کنند (شکل موج جریان غیر سینوسی).

پدیدآورنده های اصلی بارهای غیر خطی درایوهای AC / DC، نرم راه اندازها، یکسوسازهای 6 / 12 فاز و ... می باشند. بارهای غیرخطی شکل موج جریان را تخریب می کنند. در عوض این شکل موج جریان شکل موج ولتاژ را تخریب می نماید. بنابراین سامانه به سمت تخریب شکل موج  در هر دوی ولتاژ و جریان می شود. در این مقاله سعی شده است تا بزبانی هرچه ساده تر توضیحی در مورد نحوه عملکرد هارمونیک ها و راه کاری برای دوری از تاثیر گذاری آنها بر خازنها ی نیرو ارائه شود.

اساس هارمونیک ها
اصولا هارمونیک آنالایزر ها آلوده سازی شکل موج را در اشکال سینوسی آنها نشان می دهند. ولی فقط در مضارب فرکانس اصلی . تخریب شکل موج را می توان در فرکانس های مختلف (مضارب فرکانس اصلی) بعنوان یک نوسان دوره ای بوسیله آنالیز فوریه تجزیه و تحلیل کرد. در حال حاضر هارمونیکهای فرد و زوج و مرتبه 3 در اندازه های مختلف ضرایب فرکانس های مختلف در سامانه های الکتریکی موجودند که مستقیما تجهیزات سامانه الکتریکی را متاثر می سازند. در معنایی وسیعتر هارمونیکهای زوج و مرتبه 3 هریک تلاش می کنند که دیگری را خنثی نمایند. ولی در مدت زمانی که بار نا متعادل است این هارمونیک های زوج و مرتبه 3 منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژی شدید می شوند. با تمام احوال هارمونیک های فرد اول مانند هارمونیک پنجم، هفتم، یازدهم، سیزدهم و ... عملکرد این تجهیزات الکتریکی را تحت تاثیر قرار می دهند. برای فهم بهتر تاثیر هارمونیک ها ، شکل زیر تاثیر تخریب هارمونیک پنجم بر شکل موج سینوسی را نشان می دهد:

هارمونیک های ولتاژ و جریان تاثیرات متفاوتی بر تجهیزات الکتریکی دارند. ولی عموما بیشتر تجهیزات الکتریکی به هارمونیکهای ولتاژ بسیار حساس اند. تجهیزات اصلی نیرو مانند موتورها، خازن ها و غیره بوسیله هارمونیکهای ولتاژ متاثر می شوند. به طور عمده هارمونیکهای جریان موجب تداخل مغناطیسی (Magnetic Interfrence) و همچنین موجب افزایش اتلاف در شبکه های توزیع می شوند. هارمونیکهای جریان وابسته به بار اند ، در حالی که سطح هارمونیکهای ولتاژ به پایداری سامانه تغذیه و هارمونیکهای بار (هارمونیکهای جریان) بستگی دارد. عموما هارمونیک های ولتاژ از هارمونیک های جریان کمتر خواهند بود.  
 
تشدید
اساسا تشدید سلفی – خازنی در همه انواع بارها مشاهده می شود. ولی اگر هارمونیک ها در شبکه توضیع شایع نباشند تاثیر تشدید فرونشانده می شود. در هر ترکیب سلفی – خازنی چه در حالت سری و چه در حالت موازی، در فرکانسی خاص تشدید رخ می دهد که این فرکانس خاص فرکانس تشدید نامیده می شود. فرکانس تشدید فرکانسی است که در آن رآکتنس خازنی (Xc) و رآکتنس القایی (XL) برابر هستند.
 
برای ترکیبی مثالی برای بار صنعتی که شامل اندوکتانس بار و یا رآکتنس ترانسفورماتور که بعنوان XL عمل می کند و رآکتنس خازن تصحیح ضریب توان که بصورت Xc خودنمایی می کند فرکانس تشدیدی برابر با LC خواهیم داشت . رآکتنس خازنی متناسب با فرکانس کاهش می یابد (توجه : Xc با فرکانس نسبت عکس دارد). در حای که رآکتنس القایی متناسب با آن افزایش می یابد (توجه: XL با فرکانس نسبت مستقیم دارد).این فرکانس تشدید به سبب متغیر بودن الگوی بار متغیر خواهد بود. این مساله برای ظرفیت خازنی ثابت کل برای اصلاح ضریب توان پیچیده تر است. برای درک صحیح این پدیده لازم است دو نوع وضعیت تشدید شامل حالت تشدید سری و حالت تشدید موازی مورد توجه قرار گیرند. این دو امکان در زیر توضیح داده می شوند.

تشدید سری
به خاطر ترکیب سری سلف و خازن، در فرکانس تشدید امپدانس کل به پایین ترین سطح کاهش می یابد و این امپدانس در فرکانس تشدید طبیعتی مقاومتی دارد. بنابراین در فرکانس تشدید رآکتنس خازنی و رآکتنس سلفی (القایی) برابر هستند. این امپدانس پایین برای توان ورودی در فرکانس تشدید، افزایش توانی جریان را نتیجه می دهد.شکل داده شده زیر رفتار امپدانس خالص در وضعیت تشدید سری را نشان می دهد. در کاربری صنعتی رآکتنس ترانسفورماتور قدرت به علاوه خازنهای اصلاح ضریب توان در سمت ولتاژ پایین به عنوان یک مدار تشدید موازی برای سمت ولتاژ بالای ترانسفورماتور عمل می کند. اگر این فرکانس تشدید ترکیب سلف و خازن بر فرکانس هارمونیک شایع در صنعت منطبق شود ، بخاطر بستری با امپدانس پایین ارائه شده توسط خازن ها برای هارمونیک ها ، منجر به افزایش توانی جریان خازن ها خواهد شد. از این رو خازن های ولتاژ پایین در سطحی بسیار بالا اضافه بار پیدا خواهند کرد که همچنین این عمل موجب تحمیل بار اضافی بر ترانسفورماتور می شود. این پدیده منجر به تخریب ولتاژ در شبکه ولتاژ پایین می شود.

تشدید موازی
یک تشدید موازی ترکیبی از رآکتنس خازنی و القایی است که در شکل زیر نمایش داده شده است. در اینجا رفتار امپدانس برعکس حالت تشدید موازی خواهد بود که در شکل داده شده در زیر، نشان داده شده است.در فرکانس تشدید امپدانس منتجه مدار به مقداری بالا افزایش می یابد. این، منجر به بوجود آمدن مدار تشدید موازی میان خازن های اصلاح ضریب توان و اندوکتانس بار می شود که نتیجه آن عبور ولتاژ بسیار بالا هم اندازه  امپدانس ها و جریان های گردابی بسیار بالا درون حلقه خواهد بود.

در کاربری صنعتی خازن اصلاح ضریب توان مدار تشدید موازی با اندوکتانس بار تشکیل می دهد.هارمونیک های تولید شده از سمت بار رآکتنس شبکه را افزایش می دهند. که موجب بلوکه شدن هارمونیک های سمت تغذیه می شود.این منجر به تشدید موازی اندوکتانس بار و اندوکتانس خازنی می شود. مدار LC (سلفی – خازنی) مواز ی ، شروع به تشدید میان آنها می کند که منجر به ولتاژ بسیار بالا و جریان گردابی بسیار بالا در درون حلقه مدار سلف - خازن (LC) می شود. نتیجه این امر آسیب به تمام سمت ولتاژ پایین سامانه الکتریکی است.

ایزوله کردن تشدید موازی از ایزولاسیون تشدید سری نسبتا پیچیده تر است. اساسا این امر بخاطر تنوع بار صنعتی از زمانی به زمان دیگر است که موجب تغییر فرکانس تشدید می شود. شکل زیر تاثیر ظرفیت خازنی ثابت و اندوکتانس متغیر را نشان می دهد. این تغییر مداوم فرکانس تشدید ممکن است موجب تطبیق فرکانس تشدید بر فرکانس هارمونیک شود که ممکن است منتج به ولتاژ بالا و جریان بالا که سبب نقص و خرابی تجهیزات الکتریکی می شوند، گردد. بنا بر این در هر دو تشدید موازی و سری خازنهای قدرت متاثر هستند که بکار گیری دستگاه های حفاظتی و ایمنی را برای خازنها ایجاب می نماید. این امر درک صحیح بر خازنهای قدرت را قبل از از اعمال تصحیح بخاطر تاثیر هارمونیک ها و تشدید ایجاب می نماید.

خازنهای قدرت
خازنهای اصلاح ضریب توان نسبت به هارمونیک ها حساس اند و بیشتر عیوب خازنهای قدرت، عیوبی با طبیعت زیر را نشان می دهند:
هارمونیک ها – هارمونیک های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و ...

بسته به طراحی ساختاری اساسی، حدود پایداری در مقابل اضافه ولتاژ، اضافه جریان و هارمونیکها برای دور کردن خازن از خرابی بسیار مهم است.
اساسا خازن ها امواج کلید زنی تولید می کنند که عموما به عنوان جریان هجومی و اضافه ولتاژ آنی دسته بندی می شوند. جریان هجومی پدیده ای است که هنگام به مدار وصل کردن خازن ها رخ می دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبیعتا بسیار کم و مقاومتی است. این امر منجر به جریان هجومی به بزرگی 50 تا 100 برابر جریان اسمی می شود که از خازن عبور می کند ، اما چرا از خازن؟ زیرا امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن کردن خازن ها فقط در مقابل شار جریان مقاومت می کند.

این امر هنگامی پیچیده تر می گردد که در ترکیب موازی بانک خازنی ممکن است جریان هجومی کلید زنی به سطحی بالاتر از 200 تا 300 برابر جریان اسمی برسد. این جریان هجومی نتیجه تخلیه خازن های از پیش شارژ شده موازی با آن می باشد. در زیر این مطلب نشان داده شده است.نوعا جریان هجومی علاوه بر تخریب در شکل موج جریان سبب تخریب در شکل موج ولتاژ می شود.

در هنگام خاموش کردن (از مدار خارج کردن) خازن ها ، بسته به شارژ ذخیره شده در آن، اضافه ولتاژ ناگهانی بالاتری در زمان خاموش کردن خازن ها بوجود خواهد آمد که ممکن است موجب پدید آمدن جرقه در پایه ها شود. هنگامی که خازن خاموش می شود شار الکتریکی در خود نگه می دارد و بوسیله مقاومتهای تخلیه ، تخلیه (Discharge) می شود. مدت زمان تخلیه عموما بین 30 تا 60 ثانیه می باشد. تا زمانی که تخلیه بشکل موثری صورت نگرفته نمی توان خازنها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخلیه کامل دوباره موجب افزایش جریان هجومی می شود.

علاوه بر دستگاه های مسدود کننده هارمونیک ها که با صحت خازن ها نسبت مستقیم دارند ، و در سر خط بعدی تشریح می شوند ، دستگاه های تحلیل برنده امواج کلید زنی مثل جریان هجومی ، اضافه ولتاژ آنی و غیره نیاز دارند که بطور دقیق تعریف و بررسی شوند.
 

دستگاه های مسدود کننده هارمونیک ها:
برای کاربری سالم خازن ها لازم است که فرکانس تشدید مدار LC (سلف - خازن) که شامل ادوکتانس بار و خازنهای اصلاح ضریب توان می شود، به فرکانسی دور از کمترین فرکانس هارمونیک تغییر داده شود. برای مثال هارمونیک هایی که در سامانه تولید می شوند و خازن های قدرت را متاثر می سازند، هارمونیک های پنجم، هفتم، یازدهم، سیزدهم و غیره هستند. پایین ترین هارمونیکی که بر خازن ها تاثیر می گذارد هارمونیک پنجم است که در فرکانس 250 هرتز دیده می شود. اساسا اگر خازن ها با سلف ها موازی شده باشند، انتخاب مقدار اندوکتانس به شکل زیر است:

ترکیب سری LC (سلف – خازن) در فرکانسی زیر 250هرتز تشدید می کند. بنابراین در همه فرکانس های هارمونیک ها ترکیب سری سلف و خازن مانند یک ترکیب سلفی عمل خواهد کرد و امکان تشدید برای هارمونیک پنجم یا هر هارمونیک بالاتری از بین می رود. شکل زیر نامیزان سازی (De – Tuning) خازن ها را نشان می دهد.

این ترکیب سلف و خازن که در آن فرکانس تشدید در فرکانسی دور از فرکانس هارمونیک تنظیم شده است، مدار LC (سلف – خازن) نامیزان شده
(De-Tuned) نام دارد. ضریب نا میزان سازی نسبت رآکتنس به طرفیت خازنی است. در مدار خازنی نامیزان شده، اساسا سلف مانند دستگاه مسدود کننده هارمونیک ها عمل می کند. برای خازن ها ضریب مناسب نامیزان سازی حدود % 7 است که فرکانس تشدید را در 189 هرتز تنظیم می کند.
اما ، نامیزان سازی % 5.67 همچنین در جایی استفاده می شود که فرکانس تشدیدی معادل 210 هرتز دارد. هر دو درجه نامیزان سازی ، مسدود کردن (بلوکه کردن) هارمونیک ها از خازن ها را تضمین می کنند. شکل زیر درجه نامیزان سازی را نمایش می دهد.
بانک های نامیزان سازی خازن:

بانک های نامیزان سازی خازن نیازمند آن هستندکه با نکات اساسی زیر مشخص شوند:
انتخاب درجه نامیزان سازی
محاسبه خازن کل خروجی مورد نیاز
محاسبه افزایش ولتاژ بوسیله سلف های سری

درجه نامیزان سازی مطلوب بر پایه هارمونیک موجود است. لازم است که هارمونیک های سمت بار اندازه گیری شوند تا در درجه نامیزان تصمیم گیری شود. خروجی خازن و سطح ولتاژ نیاز به انتخاب صحیح بر اساس درجه نامیزان سازی دارند. برای مثال برای %7 نامیزان سازی برای رسیدن به 200 کیلو ولت آمپر رآکتیو خروجی (KVAR) در 400 ولت ، نیاز به آن داریم که خازن 240 KVAR خروجی با ولتاژ 400 ولت انتخاب نماییم. این بدلیل افزایش ولتاژ بوسیله اندوکتانس سری است. مشابها برای رسیدن به 200 KVAR خروجی در ولتاژ 440 ولت به خازن های 240 KVAR خروجی 480 ولتی نیاز است.

محاسبه افزایش ولتاژ به سبب رآکتنس سری ، بر اساس نامیزان سازی است و به روش زیر انجام می گیرد:
(درجه نامیزان سازی – 1) / (ولتاژ نرمال مجاز) = ولتاژ خازن

سامانه خازنی ایده آل
برای تصحیح ضریب توان در بار صنعتی کنونی که شامل هارمونیک ها و تشدید می شود ، یک سامانه اتصال خازنی اساسا باید خصوصیات زیر را دارا باشد :

ظرفیت خازنی متغیر بر اساس توان رآکتیو برای دوری از تغییر فرکانس تشدید. این امر انتخاب صحیح پنل های APFC را ممکن می سازد. پنل APFC باید خصوصیات زیر را داشته باشد.

حسگرها باید به طور مداوم سطح هارمونیک های ولتاژ را نمایش دهد و خازن ها را تحت زیر سطوح بالاتر هارمونیک ها محافظت نماید.

انتخاب محدوده هارمونیک های پنجم، هفتم، یازدهم، سیزدهم و همچنین شناخت تخریب همه هارمونیک ها برای تنظیم حدود ایمن و همچنین پیش بینی تغییرات بعدی هارمونیک ها.

مونیتورینگ جریان RMS برای محافظت خازن ها تحت هر حالت تشدید.

کنترل مشخصات، برای دوری از بکارگیری ظرفیت مازاد خازنی تحت حالت کم بار.

انتخاب خازن با عمر بالا و با تضمین مشخصات زیر:
ظرفیت اضافه بار: حداقل دو برابر جریان اسمی به طور مداوم و 350 برابر آن هنگام جریان هجومی.
قابلیت پایداری در مقابل اضافه ولتاژ: بیشتر از %10 و بالاتر از ولتاژ مجاز بصورت پیوسته.
قابلیت پایداری در مقابل هارمونیک ها: تضمین محدوده های هارمونیک های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و همچنین برای محدوده های THD.
مدار سلفی De – Tuned برای مسدود کردن هارمونیک ها (الگوی هارمونیک بار باید قبل از تعیین درجه نامیزان سازی (De – Tuning) اندازه گیری شود).
انتخاب سطح خازن و سطح ولتاژ براساس درجه نامیزان سازی.
دستگاه های کلیدزنی با تقلیل دهنده های داخلی برای تقلیل امواج کلید زنی برای خازن های قدرت.

اساسا این خصوصیات با مطالعه متناسب هارمونیک های ولتاژ بار همراه است که تضمین می کند که تاثیر مخرب هارمونیک ها و تشدید از خازن ها دور شود که بدین وسیله عمر خازن ها و کارایی کل سامانه الکتریکی را افزایش می دهد.

نتیجه گیری
علم به شرایط و خصوصیات خازن ها و عوامل موثر بر آنها از جمله هارمونیک ها نه تنها موجب افزایش امنیت و سلامتی و طول عمر آنها خواهد شد بلکه سبب کاهش هزینه های پیش بینی شده و نشده در بکار گیری انرژی الکتریکی می شود.

برای اندازه گیری هارمونیک ها می توان از هارمونیک آنالایزرهای برند Extech استفاده کرد.
1-پاور آنالایزر و هارمونیک آنالایزر 3 فاز 110 ولت 382095
2-پاور آنالایزر و هارمونیک آنالایزر 3 فاز 220 ولت 382096

 
تاریخ: ۱۳۹۱/۸/۲۱
 

محمدمهدی زحمتکش پنج‌شنبه 24 بهمن 1392 ساعت 10:39
0 نظر

اساس کار کنتور چیست؟


اساس کار کنتور چیست؟

کنتور ها بر اساس نیروی الکترومغناطیس عمل می کنند. می دانیم که اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسس ایجاد می شود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد. در کنتور های تکفاز دو دسته سیم پیچ وجود دارد که یکی از آنها دارای تعداد دور کم و قطر بیشتر نسبت به دیگری است. سیم پیچ ضخیمتر با دور کمتر را سیم پیچ جریان و دیگری را سیم پیچ ولتاژ می نامند.

نحوه نصب کنتور تکفاز در مدار چگونه است؟
انواع آن کدامند؟
کنتورهای پیشرفته چگونه کار می کنند؟
نحوه نصب کنتور تکفاز در مدار چگونه است؟

سیم فاز را به سر سیم پیچ جریان وصل نموده و از سر دیگر آن فاز را می گیرند. و دو سر سیم پیچ ولتاژ را به فاز و نول وصل می کنند. زمانی که مصرف کننده ای به کنتور وصل می شود جریان از سیم فاز و نول می گذرد. بعبارت دیگر جریان مصرف کننده از سیم پیچ جریان می گذرد و در آن یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. سیم پیچ ولتاژ که همیشه به برق وصل است و دارای یک میدان مغناطیسی ثابت است که مقدار آن هیچ ارتباطی به مصرف کننده متصل شده به کنتور ندارد. این دو میدان مغناطیسی بر هم اثر کرده و سبب ایجاد نیروی حرکتی در صفحه آلومینیومی درون کنتور می شود. سرعت حرکت این صفحه با جریان مصرف کننده رابطه مستقیم دارد. این حرکت توسط یک محور و چرخ دنده به یک شماره انداز یا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زیاد می شود. این شماره ها بجز رقم اول میزان کارکرد کنتور یا همان مصرف انرژی الکتریکی را بر حسب کیلو وات ساعت نشان میدهند.البته درون کنتور قطعات دیگری هم نظیر: آهنربای سرعت گیر و پیچهای تنظیم و... وجود دارند که ما از توضیح آنها صرف نظر کرده ایم.

انواع کنتور کدامند؟
برای مصارف خانگی دو نوع کنتور تکفاز و سه فاز بطور عام وجود دارند که در دسته بندی کنتورها به نوع اکتیو معروفند. اما در مصارف صنعتی می توان به کنتورهای راکتیو و کنتورهای دو تعرفه اشاره کرد که در جلسات قبل مختصری درباره آنها توضیح داده ایم.

کنتور های پیشرفته چگونه کار می کنند؟
در کشورهای برخوردار از تکنولوژی دیگر کنتور نویسی به مفهوم رایج آن در ایران منسوخ شده است. در این کشورها که پول الکترونیکی بسیار رایج است از کنتورهای هوشمند که در بازه های زمانی خاص میزان مصرف را مشخص کرده و به ادارات برق گزارش می دهند استفاده می شود. این کنتورها میزان مصرف را از طریق همان خطوط برقی که آنرا می رسانند به توزیع کننده اطلاع می دهند و شرکتهای فروشنده برق نیز بطور خودکار از حساب مصرف کننده برداشت می کنند. در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهای کتبی از طریق فرمان از راه خطوط برق بصورت خودکار کنتور برق مشترک را قطع می کند و مشترک پس از پرداخت هزینه می تواند از خدمات شرکت فروشنده استفاده کند.
تاریخ: ۱۳۹۱/۸/۲۱
 

محمدمهدی زحمتکش چهارشنبه 23 بهمن 1392 ساعت 12:29
0 نظر