دليل رموز المفاتيح الحدية: معايير IEC، وحالات المنطق، وتصميم الدوائر الكهربائية والإلكترونية الدولية

المخطط الإلكتروني هو ورقة لا ترحم. إنه ليس مجرد تفسير ضمني للطريقة التي يجب أن تعمل بها الماكينة؛ إنه اتفاق بين إرادة المهندس وواقع أرضية المصنع. وعندما يساء تفسير هذا العقد، فإن النتيجة لن تكون خطأ في الأسلاك فحسب، بل ستكون النتيجة أيضًا تعطلًا أو تلفًا في الأدوات أو انتهاكًا للسلامة.

في مركز هذه المخططات يوجد مفتاح الحد، وهو جهاز كهروميكانيكي بالغ الأهمية. إنه الجهاز الحسي للأتمتة الصناعية، وهو الجهاز الذي يحول الوضع الميكانيكي إلى منطق كهربائي. ومع ذلك، فإن صورة هذه الأجهزة متوقفة بسبب الجغرافيا والتقاليد. فالرسم المصنوع في شتوتغارت لا يشبه الرسم المصنوع في ديترويت. للمناورة في الساحة الدولية للإعدادات الصناعية والهندسة الكهربائية، يجب أن يكون الشخص بارعًا في لغة الرسم الخاصة بالتحكم.

يكسر هذا الدليل اللبس في رموز مفاتيح الحد، ويتم تحويل الخطوط والدوائر مرة أخرى إلى الحقائق الميكانيكية التي تدل عليها.

IEC 60617 مقابل NEMA (JIC): تصور معايير الرموز العالمية

تتطلب القدرة على قراءة مخطط تخطيطي معرفة لغتين مرئيتين مختلفتين: معيار IEC (أوروبا/آسيا) ومعيار NEMA (أمريكا الشمالية). على الرغم من أن كلاهما يصفان نفس سلوكيات الدائرة الكهربائية فيما يتعلق بالتوصيل الكهربائي، إلا أن الأنماط مختلفة تمامًا.

IEC: الاقتراب من التصور مع التجريد والكفاءة الهندسية. تعامل المواصفة القياسية IEC 60617 جميع المكونات ككتل تلامس مجردة وتمثلها بنفس الخط. سيكون مفتاح الحد أو المرحل أو المفتاح الكهربائي هو نفس الخط العمودي، مع التفريق بينها بواسطة منشط (نتوء، مربع، إلخ). وهو يركز على منطق الإشارة الكهربائية، بغض النظر عن الجهد أو الفولت المتضمن.

الوكالة الوطنية لإدارة الطوارئ: الاقتراب من التصور باستخدام الرسم التوضيحي والحدس.يتم إنشاء رموز NEMA لتوصيل المفتاح الحدّي بصريًا كذراع ذراع الرافعة وزر الضغط كمكبس. تعرض الرسوم البيانية الرموز المجردة مع الحركة التنسيقية، وتعمل كواجهة مرئية لمنطق السلم المستخدم في نظام التحكم. غالبًا ما يلمح الرمز إلى المحطات الطرفية المادية حيث يمكن للفني لحام أو ربط السلك الطرفي المشترك.

فك تشفير حالات الاتصال: NO، NC، وCNC، والمواضع المحتجزة

إن مصطلحي “مفتوح عادة” (NO) و “مغلق عادة” (NC) مضللين في بساطتهما. فهي توحي بحالة أبدية للوجود. في واقع الأمر، يُستخدم مصطلح “عادي” لوصف حالة افتراضية معينة: المفتاح على طاولة العمل، غير متصل، لا تلمسه أي قوة فيزيائية، ولا يتأثر بالجاذبية.

ومع ذلك، لا تمثل المخططات عناصر على طاولة العمل. فهي تمثل مجموعة من الملامسات المثبتة في ماكينة. وهذا يؤدي إلى المفهوم المهم للغاية الذي يساء فهمه لمفهوم الموضع المعلق.

الكذبة الثابتة للمخطط

المخطط هو لقطة للآلة في وضعها الأصلي (أو “حالة الرف”). وهي كما لو أنها صورة لعدّاء في كتل البداية.

• لا (مفتوح عادةً): في حالة الرف، تكون الملامسات منفصلة. لا يمكن أن يتدفق التيار عبر هذا الجزء من مفتاح الحد. عند حدوث حركة المشغل، يتم إغلاق التلامس.

• NC (مغلق عادةً): في حالة الرف، تتلامس التلامسات. يتدفق التيار بحرية. عندما يصطدم الهدف بالمشغّل، ينقطع التلامس وتنقطع دائرة التحكم.

هذا سهل حتى يتطلب تصميم الماكينة تشغيل مفتاح قبل بدء تشغيل الماكينة.

الحالة “المحتجزة”: قراءة القوة الخفية

ضع في اعتبارك بوابة الأمان، والتي يجب أن تكون مغلقة لاستخدام الماكينة. عندما تكون البوابة مغلقة (حالة آمنة) يتم الضغط على مفتاح الحد. إذا قمت بتوصيل مفتاح أحادي القطب مفتوح عادةً هنا، فإن البوابة المغلقة تدفعه إلى الإغلاق، مما يكمل الدائرة.

على الرسم الكهربائي، كيف ترسم هذا على الرسم الكهربائي؟ إذا قمت برسم تلامس قياسي “مغلق”، فقد يعتقد الفني أنه مفتاح NC. ومع ذلك، فهو في الواقع مفتاح NO الذي يتم الضغط عليه. يلعب هذا التمييز دورًا مهمًا في استكشاف أخطاء وقت الاستجابة والأخطاء المنطقية وإصلاحها.

هنا تأتي رموز "المُعقَد" ：

• مغلق يبدو الرمز مغلقًا، لكنه يتضمن إشارة بيانية (غالبًا ما تكون إسفينًا صغيرًا أو كاميرا تحت ذراع المفتاح) توضح أن قوة خارجية تبقيه على هذا النحو. يُعلم القارئ: أنا مفتاح مفتوح عادة، ومع ذلك، في وضع بدء تشغيل هذا الجهاز، هناك شيء ما يقف عليّ.

• مفتوح: هذا مفتاح مغلق عادة، ومع ذلك، فإن هذا المفتاح مغلق عادة، والذي يتم فتحه قسريًا بواسطة وضع سكون الماكينة.

يكمن الفرق بين اكتشاف وجود خلل في المستشعر وكون الماكينة ببساطة خارج موضعها الرئيسي في فهم إجراء التبديل لرموز “Held”. إنه يفصل بين قارئي البيانات وفهم النظام.

رموز السلامة مقابل الرموز القياسية: فك تشفير رمز الافتتاح الإيجابي

جميع النقرات ليست متساوية. في التسلسل الهرمي للتحكم الصناعي، تتفوق سلامة الماكينة على الوظيفة. يتم ترميز هذا الاختلاف بشكل مباشر في الرموز التي نعمل بها، أي في مفهوم الفتح الإيجابي (أو إجراء الفتح المباشر).

نستخدم النوابض في الأتمتة العادية. يقوم الزنبرك الموجود في المبيت بإجبار التلامسات الكهربائية على العودة إلى موضعها الأصلي عند تحرير مكبس المفتاح الحدي. لكن الينابيع غير قابلة للخطأ. فقد تنكسر أو تتعب أو تنحشر. والأسوأ من ذلك، قد تلتحم التلامسات الكهربائية. إذا حدثت زيادة عالية في التيار عند إغلاق المفتاح، فقد تلتحم التلامسات المعدنية. في المفتاح العادي الذي يستخدم الزنبرك، يكون اللحام أقوى من الزنبرك. تفترض الآلة مسبقًا أن المفتاح مغلق، ومع ذلك فإن الملامسات عالقة. يدفع الزنبرك دون جدوى. لا يتوقف الناقل. تنخفض المكبس.

رمز السلطة الدائرة والسهم

لتجنب هذه الكارثة، تنص المواصفة IEC 60947-5-1 الملحق K على آلية الفتح الإيجابي. ويتم تمثيل ذلك تخطيطيًا برمز معين: دائرة بداخلها سهم متصل برمز التلامس NC.

يُستخدم هذا الرمز للإشارة إلى التوصيل الميكانيكي الصلب بين المشغل الخارجي والتلامس الكهربائي الداخلي. لا يتم توصيل المكبس ونقطة فصل التلامس بأي عناصر مرنة، مثل النوابض. عندما تلتحم الملامسات، فإن القوة النقية للماكينة التي تضرب مفتاح الحد سوف تمزق اللحام مفتوحًا. إنها تجبر الدائرة على الفتح، بغض النظر عن رغبة الملامس في البقاء ملتحمًا.

الاستخدام السياقي

• الرمز القياسي: يُستخدم للكشف عن الأجسام، أو العد، أو تحديد المواقع غير الحرجة (على سبيل المثال، إخبار وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة بأن الذراع الروبوتية قد وصلت إلى الرف).
• رمز الأمان (فتح إيجابي): إلزامي لتطبيقات تعشيق السلامة، والتوقف في حالات الطوارئ، وأغراض السلامة العامة حيث يعني التعطل الإصابة.

عند قراءة مخطط تخطيطي، يخبرك وجود السهم في الدائرة أن هذا المفتاح المحدد هو حارس، وليس مجرد عداد. فهو يملي متطلبات المتانة والصلابة للدائرة.

رموز الدائرة المزدوجة: تحسين المنطق مع تصاميم 1NO+1NC

في الأيام الأولى للأتمتة، كانت مفاتيح التبديل أحادية القطب (SPDT) شائعة. كان لديك سلك واحد مشترك وقمت بتبديله بين الفتح والإغلاق. من بين الأنواع المختلفة من مفاتيح التبديل الحدية، تحولت الأتمتة الحديثة عالية الموثوقية بشكل حاسم نحو تصميم الدائرة المزدوجة، والتي يتم تكوينها عادةً على شكل 1NO + 1NC (واحد مفتوح عادةً + واحد مغلق عادةً).

يُظهر التمثيل التخطيطي لمفتاح حد مزدوج الدائرة خطين متميزين معزولين كهربائيًا يتم التحكم فيهما بواسطة نفس الوصلة الميكانيكية. وهذا ليس مجرد مضاعفة الأسلاك؛ بل هو زيادة هائلة في القدرة المنطقية، مما يجعله جزءًا حيويًا من نظام التحكم.

ميزة المنطق: المراقبة والقطع

لماذا وجود دائرتين حيث يمكن لدائرة واحدة أن تؤدي المهمة؟ بما أن الدائرة الواحدة لا يمكن أن تنقل الحقيقة كاملة.

يستخدم النظام المنطق التكميلي في إعداد 1NO+1NC.

1. جهة الاتصال الوطنية (الحارس): وغالباً ما يتم توصيله على التوالي مع طاقة الأجهزة أو مرحل الأمان. عندما تؤدي حركة جزء من الماكينة إلى تشغيل المفتاح، يقوم هذا التلامس بقطع الدائرة فعليًا، مما يؤدي إلى إيقاف المحرك. إنه إيقاف القوة الغاشمة.
2. عدم الاتصال (المخبر): يتم توصيل هذا بسلك إلى المدخل الرقمي لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). عند الوصول إلى الحد، يغلق هذا التلامس ويرسل إشارة 24 فولت إلى وحدة التحكم القائلة, “لقد وصلت إلى الموضع X.”

وحدة التحكم قادرة على إجراء التشخيص الذاتي من خلال مقارنة هاتين الحالتين. إذا اكتشف جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) أن جهة اتصال NO مغلقة، ولكن جهة اتصال NC غير مفتوحة (عدم تطابق منطقي)، يكتشف النظام وجود عطل (سلك مكسور أو جهة اتصال ملحومة أو دائرة كهربائية قصيرة) وينتقل إلى وضع الفشل الآمن. هذه سمة من سمات التصميم المعاصر والقوي للنظام، التغذية المرتدة ثنائية القناة.

الآلية الداخلية: لماذا تعتبر الينابيع المزدوجة مهمة

في الرسم التخطيطي، يظهر هذا على شكل مفتاحين منفصلين متصلين بخط متقطع. في واقع الأمر، إنه عزل كلفاني. لا يوجد اتصال كهربائي بين الدائرتين داخل المفتاح. يتيح ذلك نوعًا واحدًا من مفاتيح الحد للتبديل بين جهدين مختلفين تمامًا للجهد، مثل أن يكون التلامس NC هو قطع مباشر لموصل محرك تيار متردد 110 فولت، والتلامس NO ينقل إشارة تيار مستمر بجهد 24 فولت إلى وحدة التحكم المنطقي.

تقلل هذه القدرة من عدد المكونات في اللوحة. فبدلاً من تركيب مفتاحين (أحدهما مفتاح أمان والآخر مفتاح بيانات)، يمكن لمفتاح حد واحد كبير ثنائي الدائرة أن يؤدي كلا الوظيفتين بشكل أكثر موثوقية. يجعل التخطيطي أقل تعقيدًا ويجعل التركيب المادي أكثر قابلية للتحقق منه، بغض النظر عن نوع المشغل المستخدم.

ومع ذلك، يعتمد تصميم الدوائر الفعال على عمق التصنيع. أومتش, بالاستفادة من 38 عامًا من الخبرة الصناعية، تجسد هذه القدرة. يتخطى فريقنا الهندسي المخضرم الذي يعمل على مدار 20 عامًا الكتالوجات القياسية لتقديم تخصيص دقيق لمصنعي المعدات الأصلية/مصنعي أجهزة التصنيع حسب الطلب - بدءًا من تحسين تصميمات لوحات الدوائر الكهربائية ومخرجات الطاقة إلى تصميم تنسيقات التغليف. وهذا يضمن أن المفتاح المادي لا يتطابق فقط مع المنطق التخطيطي بل يتكيف مع القيود المحددة للتطبيق، مما يسد الفجوة بين التصميم النظري والواقع الصناعي القوي.اتصل ب OMCH https://www.omch.com/ اليوم لتحديد المنطق الدقيق والمتانة التي يتطلبها مشروعك.

تعقيد الرمز: اختلافات حركة SPDT، وDPDT، وDPDT، واختلافات حركة الانطباق

وكلما تعمقنا أكثر في المخطط، تتطور الرموز بشكل أكثر دقة. نواجه فروق السرعة وعدد الأعمدة.

رموز الحركة السريعة مقابل رموز الحركة البطيئة

حركة الآلة تناظرية؛ فهي تتصاعد وتتباطأ. لكن المنطق الكهربائي يفضل أن يكون ثنائيًا؛ فهو يريد 0 أو 1 نظيفًا.

• حركة بطيئة: في المفتاح بطيء الحركة، تتحرك الملامسات بنفس سرعة المشغل. عندما تضغط الماكينة على المكبس ببطء فإن الملامسات تنفصل ببطء. قد يؤدي ذلك إلى حدوث تقوس وإشارات غير دقيقة. ويكون التمثيل التخطيطي لهذا عادةً عبارة عن خط مستقيم بسيط الشكل، لتمثيل شريط التلامس.
• حركة سريعة: مفتاح الحركة المفاجئة هو مفتاح يخزن الطاقة في زنبرك داخلي. وعندما يصل المكبس (أو ذراع الرافعة) إلى نقطة حرجة، تقفز التلامسات على الفور، بغض النظر عن مدى بطء حركة مفاتيح التبديل الحدية للمكبس الخارجي.

في مخططات IEC، غالبًا ما يتم تمثيل إجراء القفزة بواسطة مثلث صغير أو إسفين على خط التلامس نفسه. وهذه إضافة هندسية دقيقة تمثل إشارة لمصمم الدائرة. وهي تعني التباطؤ - وهو تباين بين نقطة الرحلة ونقطة إعادة الضبط. وهذا يزيل الثرثرة، حيث يتم تشغيل المفتاح وإيقاف تشغيله بسرعة عندما تهتز الماكينة حول نقطة التعثر. إن فهم هذا الرمز هو السبب في أن الماكينة قد تكون بحاجة إلى سحب بضعة ملليمترات قبل إعادة ضبط الأتمتة.

تكوينات SPDT مقابل تكوينات DPDT

تظهر كثافة التحكم أيضًا في الرسم التخطيطي.

• SPDT (قطب واحد، رمية مزدوجة): مدخل واحد ومخرجان محتملان. يوضح الرمز طرف مشترك واحد يتفرع إلى طرفين.

• DPDT (قطب مزدوج، رمية مزدوجة): مدخلان وأربعة مخرجات ممكنة.

يظهر رمز DPDT كرمزين مختلفين SPDT مرتبطين بخط متقطع ميكانيكي. لماذا يستخدم هذا الرمز؟ يسمح بقنوات السلامة الزائدة عن الحاجة (القناة A والقناة B)، وهي مطلوبة لبنية السلامة Cat 3 أو Cat 4. وبدلاً من ذلك، فإنه يسمح لمفتاح حد ذراع واحد بالتحكم في ماكينتين مستقلتين في وقت واحد - عند إغلاق البوابة، تبدأ الماكينة A (إغلاق التلامس NO) وتتوقف الماكينة B (فتح التلامس NC)، مع عدم وجود تداخل كهربائي بينهما. يمكن للرافعة أو المشغل الأسطواني تشغيل كلا القطبين في وقت واحد.

تفسير الرموز في P&ID مقابل المخططات الكهربائية

المهندس الكهربائي ليس الوحيد الذي يرسم خرائط المصنع. يقوم مهندس العمليات بتطوير P&IDs (مخططات الأنابيب والأجهزة). في هذه الحالة، لا يعتبر تركيب المفتاح الحدّي دائرة، ولكن كدالة.

بالكاد تكون الوصلة التلامسية أو الأرقام الطرفية مرئية في P&ID. بدلاً من ذلك، ستلاحظ فقاعة (دائرة) متصلة بصمام أو أسطوانة.

• ZSO / LSO: مفتاح الموضع مفتوح/مفتاح الحد مفتوح/مفتاح الحد مفتوح.
• ZSC / LSC: مفتاح الموضع مغلق/مفتاح الحد مغلق.
• LSH (المستوى التبديل مرتفع) / LSL (مفتاح المستوى المنخفض): تُستخدم في منطق الخزان.

ينشأ سوء الفهم عندما يكتب مهندس المعالجة “LSH” على مخطط P&ID، والذي يفترض مسبقًا وجود وظيفة منطقية (إنذار عالي المستوى)، ولكن يتعين على مهندس الكهرباء تحويله إلى جهاز مادي. هل تعني "المستوى العالي" أن المفتاح سلكيًا مفتوحًا بشكل عادي (يغلق عند الارتفاع) أو مغلقًا بشكل عادي (يفتح عند الارتفاع من أجل الأمان من الفشل)؟

يصف P&ID ما (متطلبات العملية، مثل الكشف عن جسم متحرك). المخطط الكهربائي هو كيف (تنفيذ الأسلاك). مفتاح الترجمة بين هاتين الوثيقتين هو رمز مفتاح الحد. فالمهندس الجيد يستخدم P&DID لتحديد الهدف المنطقي (مثل حد انتقال جسم ما أو حالة أبواب المرآب العلوية)، ثم يختار رمز IEC/NEMA المناسب (NO، NC، Held) لتحقيق هذا الهدف بطريقة آمنة.

مرجع سريع: رمز مفتاح الحد الأساسي

باختصار، فإن القدرة على قراءة هذه الرموز هي القدرة على تصور سلوك الآلة قبل بنائها.

1. الأساسيات (الولاية في استرح)
   1. لا (مفتوح عادةً):-| |- (تمثل الفجوة الصمت قبل الإشارة).
   2. NC (مغلق عادةً):-|/|- (يمثل الخط القطري التدفق الذي يجب أن ينقطع).
2. الحالات الديناميكية (منطق الآلة)
   1. مغلق مفتاح NO، مغلق قسريًا بواسطة الوضع الرئيسي. تعامل معه على أنه “NC” للاستمرارية، ولكن “NO” للاستبدال.
   2. مفتوح: مفتاح NC، يتم فتحه إجبارياً من خلال الوضع الرئيسي.
3. إن السلامة حرجة (IEC 60947-5-1)
   1. موجب الافتتاح:-|/|- مع (→) الرمز.
   2. المعنى: لا تستبدلها بمفتاح عام. هذه الدائرة تحمي حياة الإنسان.
4. الآلية
   1. حركة سريعة: ابحث عن المثلث/الحافة على خط التلامس. توقع التباطؤ.
   2. حركة بطيئة: خطوط مستقيمة. توقع أن تعكس الإشارة سرعة الماكينة.

المخطط عبارة عن خريطة. والرموز هي وسيلة الإيضاح. عندما تقرأها بشكل صحيح، يمكنك أن تشق طريقك عبر أكثر أنظمة الأتمتة تعقيدًا مع التأكد من أنك لست على دراية بالمسار الذي تتبعه الأسلاك فحسب، بل أيضًا لماذا تتبع تلك المسارات.

لفهم الميكانيكا الفيزيائية التي تحرك هذه الرموز، استكشف دليلنا التأسيسي حول ما هو مفتاح الحد؟. أو، إذا كنت تقوم باستكشاف التناقض بين الرسم التخطيطي والواقع، تحقق من سلامة المكوّن من خلال برنامجنا التعليمي العملي على كيفية اختبار مفتاح الحد.