توصيل المزدوجة الحرارية مع متحكمات PLC

توصيل المزدوجة الحرارية مع متحكمات PLC

سوف نوضِّح في هذه المقالة كيفية توصيل المزدوجة الحراريَّة  Thermocouple بدخٍل تماثليِّ في وحدةِ المُتحكِّمٌ المنطقي القابل للبرمجة PLC، كما سنقوم بمناقشة تعويض الوصلة الباردة (Cold Junction Compensation) للمزدوجة الحرارية والمشاكل عند العمل مع أسلاك التَّوصيل.
للاطلاع على الدخل التماثليِّ في وحدة التَّحكم المنطقي القابل للبرمجة اضغط هنا
لنبدأ بمراجعة سريعة للتَّعرف على المزدوجة الحراريِّة من خلال الفيديو التالي: للمشاهدة اضغط هنا

الوصلات والجهد:

تتكون المزدوجة الحراريَّة من سلكين معدنيين مختلفين مرتبطين معًا من إحدى النهايتين وتبقى النهاية الأخرى مفتوحة، وتسمى النهاية المرتبطة (وصلة القياس).

تقاطع نهايتي المزدوجة الحراريَّة – REALPARS
   تقاطع نهايتي المزدوجة الحراريَّة – REALPARS، مصدر الصورة:(realpars.com/thermocouple-plc)

تنتج الحرارة المطبَّقة على وصلة القياس جهداً عند النهاية المفتوحة، وبازدياد الحرارة المطبَّقة يزداد هذا الجهد، وقد اختارت الشركات المصنّعة للمزدوجات الحراريَّة أزواج أسلاك معدنية تنتج صفر فولت عند درجة حرارة صفر مئوية (0 volts at 0 °C) بشكٍل مقصود.

جهد المزدوجة الحراريَّة – REALPARS
                          جهد المزدوجة الحراريَّة – REALPARS، مصدرالصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

أنواع المزدوجات الحراريَّة:

أصبحت بعض أزواج الأسلاك شائعة واستُخدِمت كمعايير صناعية بحروف مخصَّصة للإشارة إلى نوعها، على سبيل المثال: المزدوجة الحراريَّة من النوع K مصنّعة من سبائك الكروم والألوميل (خليط من النيكل والألمنيوم وعناصر أخرى).

أنواع المزدوجات الحراريَّة – REALPARS
                  أنواع المزدوجات الحراريَّة – REALPARS، مصدر الصورة:(realpars.com/thermocouple-plc)

أنشئت جداول حراريَّة تسجّل الجهد النَّاتج عند قيم درجة حرارة معينة.

جداول المزدوجة الحرارية – REALPARS
         جداول المزدوجة الحرارية – REALPARS، مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

قد تبدو لنا قراءة درجة الحرارة سهلة؛ إذ كل ما علينا فعله هو قياس جهد الطرف المفتوح (النهاية المفتوحة)، لكن لسوء الحظ الأمر ليس بهذه السهولة.
أولاً، الجهد الناتج صغير جدًا وكذلك التغيُّر الفعلي في الجهد لكل درجة مئوية.

الجهد المنتج – REALPARS
                                     الجهد المنتج – REALPARS، مصدر الصورة:(realpars.com/thermocouple-plc)

ثانيًا، بمجرد توصيل جهاز قياس الجهد بالطرف المفتوح، تضاف المزيد من الوصلات التي تنشئ جهدًا غير مرغوب فيه.

 

 

جهد غير مرغوب به في المزدوجة الحراريَّة – REALPARS
جهد غير مرغوب به في المزدوجة الحراريَّة – REALPARS، مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

توصيل المزدوجة الحراريَّة إلى المُتحكِّمٌ المنطقي القابل للبرمجة PLC:

يقدم معظم بائعي PLC وحدات تماثليِّة حراريَّة، وتوفر هذه الوحدات التماثليَّة المصمَّمة خصيصًا ما يشار إليه باسم تعويض الوصلة الباردة والذي يلغي تأثير أي وصلات جديدة إضافية.

توصيل المزدوجة الحراريَّة إلى PLC – REALPARS
       توصيل المزدوجة الحراريَّة إلى PLC – REALPARS،مصدر الصورة(realpars.com/thermocouple-plc)

دعونا نلقي نظرة فاحصة على الوحدة الحراريَّة النموذجيَّة: (Siemens 6ES7 531-7PF00-0AB0)، وهي وحدة إدخال تماثليَّة قادرة على توصيل ثماني مزدوجات حراريَّة.

وحدة إدخال تماثليَّة من شركة سيمنز (Siemens) PLC – REALPARS
وحدة إدخال تماثليَّة من شركة سيمنز (Siemens) PLC – REALPARS، مصدر الصورة:(realpars.com/thermocouple-plc)

تقدِّم هذه الوحدة الخاصة عدة خيارات لتوفير تعويض الوصلة الباردة، لكن لماذا توجد خيارات مختلفة؟
أحد الأسباب هو إمكانية توضع الوصلة الباردة في مواقع مختلفة اعتمادًا على التطبيق المستخدم وعلى موقع المزدوجة الحراريَّة، وفي كل مرة يوصل سلك مزدوجة حراريَّة بمادة مختلفة تنتج وصلة جديدة، ويوضح دليل وحدة المزدوجة الحراريَّة من سيمنز جميع خيارات التعويض الممكنة المتاحة.

خيارات تعويض الوصلة الباردة – REALPARS
                      خيارات تعويض الوصلة الباردة – REALPARS، مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

وصل المزدوجة الحراريَة بشكٍل مباشر إلى PLC:

دعونا نلقي نظرة على تطبيق توصل فيه المزدوجة الحراريَّة مباشرةً بأحد وحدات الدخل، وفي هذا المثال سنقوم بتوصيل مزدوجة حراريَّة من النوع K إلى الطرفين 3 و4 للوحدة؛ حيث السلك الأصفر الموجب المعزول متصل بالطرف 3 والسلك الأحمر السالب المعزول متصل بالطرف 4. كقاعدة عامة، تكون الأسلاك الحراريَّة المعزولة الحمراء سالبة.

توصيل المزدوجة الحرارية بشكل مباشر إلى PLC – REALPARS
توصيل المزدوجة الحرارية بشكل مباشر إلى PLC – REALPARS، مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

فيما يلي أمثلة لثلاث مزدوجات حراريَّة نموذجيَّة. لاحظ أن جميع الأسلاك المعزولة الحمراء تكون سالبة.

الأسلاك السالبة في المزدوجة الحراريَّة – REALPARS
           الأسلاك السالبة في المزدوجة الحراريَّة – REALPARS، مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

في تصميم الأسلاك هذا، تكون الوصلة الباردة على أطراف الوحدة التماثليَّة مباشرةً، وتحتوي الوحدة على حساس داخلي يمكنه تعويض الوصلة الباردة

الحساس الداخلي وتعويض الوصلة الباردة – REALPARS
        الحساس الداخلي وتعويض الوصلة الباردة – REALPARS، مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

ضُبط نوع المزدوجة الحراريَّة ومصدر تعويض الوصلة الباردة باستخدام برنامج Siemens STEP 7.

ترتيب برنامج تعويض الوصلة الباردة – REALPARS
       ترتيب برنامج تعويض الوصلة الباردة – REALPARS،مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

توصيل مزدوجة حراريَّة تقع على بعد مسافة معينة من PLC:

لننتقل إلى حالة مختلفة: ماذا لو كانت المزدوجة الحراريَّة تقع على مسافة معينة من PLC؟
في هذه الحالة يمكنك استخدام سلك تمديد للمزدوجة الحراريَّة لأن استخدام الأسلاك النحاسيَّة القياسيَّة يؤدي إلى إنتاج وصلات جديدة وجهود غير مرغوب فيها، ويتكون سلك تمديد المزدوجة الحراريَّة من نفس مادة المزدوجة الحراريَّة وبالتالي يتم التخلص من أي وصلات جديدة محتملة، ويضمن استخدام هذه الأسلاك عدم إنشاء وصلات جديدة؛ حيث تكون الوصلة الباردة عند أطراف الوحدة التماثليَّة، وبالتالي يمكن تصميم الوحدة كما في الحالة الأولى.

استخدام سلك التوصيل للمزدوجة الحراريَّة – REALPARS
استخدام سلك التوصيل للمزدوجة الحراريَّة – REALPARS، مصدر الصورة: (realpars.com/thermocouple-plc)

لقد وصفنا للتو اثنتين من الحالات العديدة المحتملة، لذا فإن أفضل مصدر لديك لم تكن متأكدًا من خيار الأسلاك هو دليل الوحدة المستخدمة.
كما قلنا سابقًا، تحدد جميع خيارات التعويض ومخططات الأسلاك في دليل الوحدة.

ملَّخص

• تتكون المزدوجة الحراريَّة من سلكين معدنيين غير متماثليَّن مرتبطين معًا من إحدى النهايتين وتبقى النهاية الأخرى مفتوحة .
• تسمى النهاية المرتبطة وصلة القياس.
• تنتج الحرارة المطبقة على وصلة القياس جهدًا عبر الطرف المفتوح.
• أنشئت جداول حراريَّة تحدد الجهد الناتج عند قيم درجة حرارة معينة.
• يؤدي توصيل جهاز قياس بالطرف المفتوح إلى إنتاج المزيد من الوصلات والجهود غير المرغوب فيها.
• يقدم معظم بائعي PLC وحدات حراريَّة توفر عدة خيارات لتعويض الوصلة الباردة (تحقيق نقطة التعديل الحراريَّة).
إذا كنت تريد معرفة المزيد، فقد ترغب في مراجعة مقالاتنا الأخرى التالية:
– شرح المزدوجة الحراريَّة | مبدأ العمل اضغط هنا
– ما هو حساس درجة الحرارة؟ اضغط هنا

– شرح مرسل درجة الحرارة | التوصيل والمعايرة اضغط هنا


المصدر:هنا

ترجمة: رؤى عثمان، مراجعة: يارا قاضون، تدقيق لغوي: بولا ابراهيم، تصميم: علي العلي، تحرير: نور شريفه

 

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.