لوحة التحكم الكهربائية: تعريفها ومكوناتها

ما لوحةُ التّحكم الكهربائية؟

لعلك سألتَ يوماً كيف نستطيع التّحكم في العمليات الصناعية الكبرى مثل خط تجميع السَّيارات؟ سنحاول في هذا المقال الإجابة عن هذا السؤال، وعليه، سنتحدث عن لوحة التّحكم الكهربائية التي تمكننا من التحكم في العمليات الميكانيكيَّة كبيرةً كانت أم صغيرةً.

فكّر في لوحة التحكُّم كهربائيَّة على أنها جسمُ الإنسان، فكما لدينا أجهزةٌ حيوية تتفاعل وتستجيب مع المؤثرات المحيطة كذلك لدينا لوحة التّحكم الكهربائية فما هي إلا صُندوق معدني يضم عدداً من المعدات الكهربائية التي تتحكم في العملياتِ الميكانيكيّة وتديرها.

لوحة التحكم وجسم الإنسان
لوحة التحكم وجسم الإنسان (مصدر الصورة: موقع realpars)

ما الصُّندوق المعدني؟

وبعدُ، فلنتحدث أولاً عن الصُّندوق المعدني للوحةِ التحكم. فالصُّندوق المعدنيُّ هو الذي يضم كلَّ الأجهزة الكهربائية للوحة التَّحكم وغالباً ما يكون من الألومنيوم أو الفولاذِ المقاومِ للصدأ، ويختلف حجمه بحَسَبِ حَجم العملية.

ومن الممكن أن يحتوي صُندوق لوحة التحكُّم الكهربائية على أقسام عديدةٍ لكلِّ قسم منها بابٌ مخصوصٌ به، لذا يصنف الصُّندوق المعدني غالباً بعَدَدِ أبوابه.

عدد أبواب الصُّندوق المعدني
عدد أبواب الصُّندوق المعدني (مصدر الصورة: موقع realpars)

لكل صُندوق معيارُ أمانٍ كهربائيٍّ تحدده مختبراتُ التأمين UL (Laboratories Underwriters)، كما يجب أن يتوافق الصُّندوق وَمعيارَ الحماية ingress protection) IP) أو تصنيف NEMA الذي يحدد ما إذا كان الصُّندوق سَيُستخدم داخليّاً أو خارجيّاً، ودرجة مقاومته للماء، وهل هو صالح للاستخدام في الظروف الخطرة ومدى قدرته على مقاومة الأتربة أو قابليته للانفجار.

المواصفات المعياريّة للصُّندوق
المواصفات المعياريّة للصُّندوق (مصدر الصورة: موقع realpars)

والآن لنفتح الصُّندوقَ ولنتحدث أوّلاً عن المكونات غيرِ الكهربائيّة التي تتألف منها لوحة التَّحكُّم.

اللوحة الخلفية، سكك التثبيت DIN rails، مجاري الأسلاك:

اللوحة الخلفية للصُّندوق:

هي لوحٌ معدنيٌّ مثبت بالجزء الداخليِّ من الصُّندوق المعدني تسمح لنا بحفر فُتحاتٍ لتركيب للأجهزة المختلفة باستخدام قضبان DIN.

سكة التثبيت:

هو قَضيب معدنيٌّ ذو حجمٍ معياري يُستخدم لتركيب الأجهزة الكهربائيّة عليه.

مجاري الأسلاك:

تسمح لنا بوضع الأسلاك وضعاً منظماً ومرتباً، كما تعمل على تقليل التَّشويش الكهربائي بين الأجهزة.

اللوحة الخلفية، سكك التثبيت، مجاري الأسلاك
اللوحة الخلفية، سكك التثبيت، مجاري الأسلاك (مصدر الصورة: موقع realpars)

فلننتقل بعد ذلك إلى المكونات الكهربائيّة للوحة التحكم.

المكونات الكهربائية للوحة التّحكم:

قاطع التيارِ الرئيسُ:

قاطع التيار الرئيس circuit breaker هو المسؤول عن توصيل الطاقة الكهربائية إلى لوحة التحكم، وغالباً ما يتصل هذا القاطع بقاطع تيار آخر خارجَ اللوحة حتى يتسنى لنا قطعُ التيار عن اللوحة من دون الحاجة إلى فتحِهَا.

ولكن عليك بتوخي الحذر. فحتّى لو فتحت القاطعَ فإن جانبَه الرئيس سيظل متصلاً بالكهرباء. جدير بالذكر أن اللوحة الكهربية تعمل بجهد كهربي يتراوح من 120 إلى 480.

قاطع التيار الرئيس
قاطع التيار الرئيس (مصدر الصورة: موقع realpars)

مفرغ الجهد:

يتصل مفرغ الجهد surge arrestor مباشرة بقاطع التيّار الذي يؤدي دوراً مهمّاً في حماية   جميع المعدات الكهربائية داخل لوحة التّحكم من الارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي أو الجهد الزائد الذي قد يأتي من البرق أو من مصدر الطاقة الكهربائيّة.

مفرّغ الجهد
مفرّغ الجهد (مصدر الصورة: موقع realpars)

محول القدرة ومذودها ذو 24 فولتاً:

لعلك لاحظت  أنَّ الجهد القادم من المصدر أعلى بكثير من الجهد اللازم لتشغيل كثير من الأجهزة الكهربيّة في لوحة التّحكم. لدينا خيارات عدّة، أما أن نستخدم محوّلاً كهربيّاً إذا كان الجهد القادم أعلى من 120 فولتاً. وأما إذا كان يساوي 120 فولتاً، فإننا نستخدم مزوِّدَ القدرة لتخفيضه إلى 24 فولتاً وهو الجهد المناسب لمعظم مكونات وحدة التّحكم. وبذلك يصبح لدينا قدراتٌ كهربيّة مختلفة سواء القادمة مباشرة من قاطع التيار الرئيس أو الناتجة من المحول الكهربي أو مزوّد القدرة، لذا يفضل استخدامُ موصلات طرفيّة terminal block لكل مستوى جهد حتى نحافظ على نظام وترتيب الأسلاك في لوحة التّحكّم.

المحول، مصدر القدرة
المحول، مصدر القدرة (مصدر الصورة: موقع realpars)

نقطة التّوصيل terminal block:

ببساطة قطعة بلاستيكية لها طرفان تتيح لنا توصيل سلكين أو أكثر معاً.

مجموعة أطراف
مجموعة أطراف(مصدر الصورة: موقع realpars)

يمكن استخدامُ مجموعة من نقاط التّوصيل وتثبيتها على سكك التثبيت حتّى نستطيع توصيل الأجهزة المختلفة بمصدر الجهد الملائم.

مجموعة أطراف
مجموعة أطراف (مصدر الصورة: موقع realpars)

وحدة التّحكم المنطقيّة القابلة للبرمجة (PLC):

نأتي إلى الجزء الأهم في لوحة التّحكم الكهربيّة ألا وهي وحدة التّحكم القابلة للبرمجة؛ فهي تُعد عصب عملية التحكم، لأن لديها وحدةَ معالجة مركزية CPU مزودةً ببرنامج معدّ سابقاً، وبتوصيلها بوحدات إدخال وإخراج تصبح قادرة على التّحكم الكامل في العمليات الصناعيّة كخطوط التّجميع.

وحدة التّحكم المنطقيّة القابلة للبرمجة
وحدة التّحكم المنطقيّة القابلة للبرمجة (مصدر الصورة: موقع realpars)

يمكننا استخدام نقاط التوصيل لربط وحدات الإدخال والإخراج بوحدة التّحكّم المنطقية PLC حتّى يتسنّى لنا التّحكم الكليّ بخط التّجميع، إذ توضع الحسّاسات المختلفة مثل مفاتيح التّقارب والحسّاسات الكهروضوئية photoeye وغيرها على خطّ التّجميع لتقديم الملاحظات اللازمة للتّحكّم في تشغيل الخط.

ربط نقاط التوصيل مع PLC
ربط نقاط التوصيل مع PLC (مصدر الصورة: موقع realpars)

الريليه Relay والكونتاكتور contactor:

لا نستطيع توصيل خرج PLC بأجهزة التّحكم مباشرة لكي لا نستبب في إتلافه؛ لذلك سنستخدم الريليه كحلْقة وصلٍ بين PLC وأجهزة التحكّم المختلفة.

يستخدم الريليه للتحكم في المعدات الصغيرة المصابيح أو المراوح، في حين نستخدم الكونتاكتور للتحكّم في المعدات الكبيرة كالمحركات.

المرحلات والموصلات
المرحلات والموصلات (مصدر الصورة: موقع realpars)

محول الشبكة switch:

أصبحتْ معداتٌ صناعيّة كثيرة تعمل لاسلكيّاً؛ لذا بات من الضروري أن تحتوي لوحة التحكّم على محول شبَكي switch حتّى يتسنّى لنا التّواصلُ إلى هذه الأجهزة والاستفادة من إمكاناتها.

كل ما علينا فعلُه هو توصيل المحول الشّبَكي بجهد مناسب 24 فولتاً ثم توصيله بـ PLC.

محول الشّبكة
محول الشّبكة (مصدر الصورة: موقع realpars)

شاشات التحكّم الصناعي (HMI):

من أهم الأجهزة التي تعمل لاسلكيّاً شاشات التّحكّم الصناعي HMI. وذلك يعطينا الأريحية في تركيبها مباشرة على باب لوحة التحكّم أو بالقرب من الماكينات المتحكم بها، وتُعد شاشات التّحكم الصناعي ضرورية للغاية للتحكّم في الميكنة الصناعيّة ومراقبتها.

تعرض شاشاتُ التّحكّم البياناتَ المرسلة إليها من جهاز PLC، في حين تقوم هي بإرسالِ الأوامرِ المرادِ تنفيذُها إليه.

شاشة التحكّم الصناعيّ
شاشة التحكّم الصناعيّ (مصدر الصورة: موقع realpars)

 تحدثنا اليومَ عن مكونات لوحة التحكّم؛ بدءاً من مصدر الطاقة الرئيس مروراً بالأجهزة المختلفة الموزعة داخل اللوحة التي تستخدم في رصد العملية الصناعيّة والتحكّم بها.  تأتي لوحات التحكّم بأحجام مختلفة، ولكنها تتشابه جميعها في مكوناتها الداخليّة.

لوحة التحكّم
لوحة التحكّم (مصدر الصورة: موقع realpars)

المصدر: هنا

ترجمة: عبود الحمادي, مراجعة: عبد الرحمن صابر, تدقيق لغوي: محمد بابكر, تصميم: علي العلي, تحرير: قحطان غانم.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *