مفتوح عادةً مقابل مغلق عادةً: شرح الاختلافات الرئيسية

في عالم الهندسة الكهربائية والأتمتة الصناعية، يتلخص كل شيء في خيار ثنائي: هل الدائرة الكهربائية في وضع التشغيل أم الإيقاف؟ قد يبدو هذا الأمر سهلاً، ولكن السبب وراء الوصول إلى هذا الخيار، وما يحدث عندما تتعطل الآلة هو ما يصنع الفرق بين مصنع يعمل بسلاسة وفشل كارثي في السلامة.

يقودنا هذا إلى المفاهيم الأساسية ل مفتوح عادةً (NO) و مغلق عادةً (NC). سواءً كنت طالبًا تقوم بتوصيل أول مرحل لك أو مهندسًا متمرسًا تقوم بتطوير بنية معقدة لوحدة تحكم منطقي قابلة للبرمجة (PLC)، يجب أن تتعلم خصوصيات وعموميات المنطق المغلق عادةً مقابل المنطق المفتوح عادةً. سيأخذك هذا الدليل إلى المبادئ الفنية ومبادئ السلامة من الأعطال ومبادئ اختيار العمل حتى تكون داراتك الكهربائية فعالة وآمنة.

تعريف NO و NC: فهم “حالة الراحة”

يجب أن نعرف المقصود بالوضع “العادي” في السياق الكهربائي لمعرفة ما هو NO و NC. بشكل أساسي، يمكن القول أنه لفهم ما هو المفتوح عادةً والمغلق عادة، يحتاج المرء إلى النظر إلى الوضع الافتراضي، أو الوضع غير المفعل أو الوضع الباقي لجزء ما. يعد تحديد هذه الحالة الافتراضية بشكل صحيح أمرًا ضروريًا للتنبؤ بكيفية تصرف النظام أثناء فقدان الطاقة بالكامل. هذه هي حالة الجهاز عندما يكون على الرف، أو عندما لا يتعرض لأي قوة خارجية (فيزيائية وكهربائية ومغناطيسية).

• مفتوح عادةً (NO): في حالة السكون، تكون التلامسات الكهربائية منفصلة فيزيائياً. وتكون الدائرة “مفتوحة”، مما يعني عدم تدفق أي تيار. وتبقى هذه الفجوة الفيزيائية إلى أن تقوم حركة ميكانيكية محددة، مثل الضغط على زر أو حركة ذراع، بإجبار الملامسات على التلامس معًا. لننظر إلى الجسر المتحرك الذي يكون في البداية في الوضع الأعلى، لا يمكن للسيارات العبور حتى يقوم المشغل (الزناد) بإسقاط الجسر (إغلاق الدائرة).
• مغلق عادةً (NC): في حالة السكون، تكون التلامسات الكهربائية متلامسة فيزيائياً. وهذا يؤدي إلى دوائر مغلقة ويتدفق التيار بحرية. إنه جسر مغلق بشكل افتراضي، وفي تشبيهنا للجسر، فإن حركة المرور تستخدم الجسر إلى أن يقوم عامل برفع الجسر (يفتح الدائرة) لإيقاف حركة المرور.

فكر في زر ضغط قياسي محمل بنابض أو مفتاح إضاءة بسيط. مفتوح عادةً أزرار تضغط عليها لإكمال الدائرة (مثل جرس الباب). تكون الدائرة مغلقة بالفعل بواسطة مفتاح مغلق عادة، وعند الضغط عليه يتم فتح الوصلة (كما في حالة زر “إيقاف” الحزام الناقل).

مفتوح عادةً مقابل مغلق عادةً: الاختلافات الوظيفية الرئيسية

على الرغم من أن التعريفات الأساسية واضحة ومباشرة، إلا أن الطريقة التي يتصرف بها النظام عندما يكون في وضع التشغيل وعندما يكون في وضع التعطل تتحدد من خلال الفروق الرئيسية في المنطق الوظيفي لهذين الوضعين. فقرار عدم التشغيل أو عدم التشغيل ليس قرارًا عشوائيًا بل هو قرار محسوب بناءً على ما ترغب الآلة في القيام به في حالة عدم التشغيل.

وفيما يلي مقارنة بين الحالتين من الناحية الفنية:

كثيرًا ما يتم استخدام مصطلحي التحويل والقطع في الكتالوجات الصناعية. وعند طلب رقم جزء معين مع الشركات المصنعة الأجنبية، ينبغي للمرء أن يعرف هذه التسميات القياسية ويشار عادة إلى التلامس “NO” بتلامس “النموذج A” ويشار إلى التلامس NC بتلامس "النموذج B".

ما وراء المفاتيح الأساسية: فهم منطق SPDT و DPDT

في العديد من التطبيقات المتقدمة، لا يكفي مفتاح NO أو NC البسيط ثنائي الأطراف. غالبًا ما نواجه مكونات يمكنها التعامل مع أي من هاتين الحالتين في وقت واحد أو مكونات يمكنها التعامل مع دوائر متعددة. هنا يتعين علينا التعامل مع مصطلحات “القطب” و “الرمي”.

• SPDT (رمية مزدوجة القطب الواحد المزدوجة): يحتوي هذا المكوّن على طرف مشترك واحد (COM) وطرفين للإخراج: أحدهما NO والآخر NC. وهو يعمل كمفتاح “تبديل”. عندما يكون المفتاح في وضع السكون، يتم توصيل COM بطرف NC. عند تشغيله، ينقلب COM إلى طرف NO. يمكن استخدام ذلك بشكل أفضل مع مؤشرات الحالة (على سبيل المثال ضوء أخضر للإشارة إلى “قيد التشغيل” وضوء أحمر للإشارة إلى “متوقف”).
• DPDT (مزدوج القطب مزدوج الرمي): تخيل مفتاحين SPDT ملتصقين معًا ويتم تشغيلهما بواسطة مشغل واحد. يتيح لك ذلك تشغيل دائرتين مستقلتين (قطبين) في نفس الوقت لكل منهما مخرجات NO و NC الخاصة به.

إن نوع المفتاح الذي تختاره - سواءً كان SPDT أو DPDT - هو المعيار في المرحلات الصناعية عالية الجودة. فهي تمكن المهندسين من إنشاء منطق تشابك معقد بدون مكونات إضافية وتوفر الكثير من مساحة لوحة التحكم.

منطق السلامة من الفشل لماذا تعطي دوائر السلامة الأولوية لـ NC

ربما هذا هو الجزء الأكثر أهمية في هذا الدليل حول أنظمة السلامة. في مجال الهندسة، التصميم “الآمن من الفشل” هو تصميم عندما يفشل أحد المكونات (إما مصدر الطاقة أو الأسلاك نفسها) يتم تصميم النظام بحيث يمكن أن يتدهور بأمان إلى حالة غير خطرة.

لماذا تُعد NC المعيار الذهبي للسلامة؟ المبدأ الأساسي هو “مراقبة انقطاع الأسلاك”. تخيل زر إيقاف الطوارئ (E-Stop). إذا كنت تستخدم جهة اتصال مفتوحة عادةً (NO) للإيقاف الإلكتروني، فإن الدائرة ترسل إشارة “إيقاف” فقط عند الضغط على الزر. ومع ذلك، ماذا يحدث عندما يتم قطع أحد الأسلاك في دائرة الإيقاف الإلكتروني عن طريق الخطأ أو اهتزازه أو مضغه بواسطة قارض؟ ستفسر وحدة التحكم في إعداد عدم وجود دائرة مفتوحة وتعتقد أن كل شيء “طبيعي”. بمجرد أن يضغط العامل على الزر أثناء حالة الطوارئ، يكون مسار الإشارة قد دُمر بالفعل، ولا تتوقف الماكينة. هذا سيناريو “فشل إلى خطر”.

وعلى العكس، إذا كنت تستخدم مفتاح مغلق عادةً بالنسبة لنظام E-Stop، فإن الدائرة الكهربائية “تثبت” سلامتها باستمرار عن طريق إرسال إشارة “آمنة” مستمرة إلى وحدة التحكم. إذا انقطع أحد الأسلاك، يتوقف تدفق الكهرباء على الفور. يتم الكشف عن فقدان الاستمرارية هذا بواسطة وحدة التحكم كأمر “إيقاف” ويتم تشغيل إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ. في هذه الحالة، يفشل النظام في الوصول إلى حالة آمنة.

البصيرة المتقدمة: حدود الدائرة القصيرة على الرغم من أن مفتاح NC أفضل في تحديد الدوائر المفتوحة، إلا أنه يتم اتخاذ خطوة أبعد من ذلك في مجال تصميم السلامة الاحترافية حقًا. قد يتم التغلب على المفتاح العادي المغلق عادةً عن طريق سحق السلكين في الكابل معًا (دائرة كهربائية قصيرة)، والتي ستظل تعتبرها وحدة التحكم دائرة مغلقة حتى عند تحرير الزر. ولمكافحة هذا في البيئات عالية الخطورة، يقوم المهندسون بتنفيذ دوائر NC ثنائية القناة NC ثنائية القناة أو الحلقات المراقبة بمقاومات نهاية الخط. هذه الأنظمة قادرة على التفريق بين حالة العطل (قصر أو انقطاع) والحالة السليمة التي تسمى “الآمنة”، وهي الأكثر أمانًا في الأتمتة الحديثة.

نصيحة محترف: استخدم دائمًا جهات الاتصال NC للمدخلات الحرجة للسلامة مثل توقفات الطوارئ، وستائر الإضاءة، ومفاتيح الحد من السفر الزائد. لا تستخدم جهات الاتصال NO إلا لأوامر “بدء التشغيل” أو “بدء التشغيل” غير الحرجة حيث يكون الفشل في بدء التشغيل مصدر إزعاج وليس خطرًا.

تطبيقات العالم الحقيقي: من الأجهزة المنزلية إلى أجهزة الاستشعار الصناعية

إن فهم النظرية شيء واحد، لكن رؤيتها أثناء العمل أمر ضروري لفهم المنطق الكامن وراء هذه الأنظمة. من المهم أن تتذكر أن هذه المفاهيم تنطبق على ديناميكيات الموائع أيضاً؛ على سبيل المثال، كثيراً ما تُستخدم الصمامات المفتوحة عادةً في أنظمة الري أو التبريد للسماح بالتدفق حتى يتم إرسال إشارة تحكم لإغلاقها.

1. الإلكترونيات الاستهلاكية

• باب الثلاجة: هذا كلاسيكي مغلق عادةً التطبيق. يتم إبقاء المفتاح مفتوحاً (إطفاء الضوء) بواسطة الباب نفسه. عند فتح الباب، يتم تخفيف الضغط، ويتم إرجاع المفتاح إلى وضعه المغلق “عادي” ويتم تشغيل الضوء.
• جرس الباب A مفتوح عادةً مفتاح التبديل. الغرض من الرنين هو سماع الرنين فقط عند الضغط على الزر بشكل نشط.

2. الأتمتة الصناعية

• مستشعرات القرب: هذه مطلوبة للتأكد من وجود الأجسام على الناقل. لن يعطي مستشعر القرب NO أي إشارة حتى يتم اكتشاف جسم ما. أما مستشعر القرب NC فيعطي إشارة ثابتة وينقطع عند استشعار جسم ما - وعادةً ما يستخدم لاستشعار الفجوات في الخط.

• 4-تكوينات الأسلاك 4: في الصناعات الثقيلة، غالبًا ما تستخدم مستشعرات القرب - بما في ذلك النوعين الاستقرائي والسعوي - تكوينات رباعية الأسلاك توفر مخرجات NO و NC (NO+NC). وهذا يمكّن المهندسين من الحصول على إشارة واحدة لتنظيم المنطق الرئيسي والأخرى لامتلاك نظام مراقبة مستقل أو فحص التكرار.
• مفاتيح تبديل الضغط: يحتوي ضاغط الهواء على مفتاح ضغط وهو مفتاح ضغط NC الذي يحافظ على تشغيل المحرك حتى الوصول إلى ضغط محدد في الخزان، وعندها يفتح المفتاح ويتم إيقاف تشغيل المحرك.

سد الفجوة: جهات الاتصال المادية مقابل منطق PLC

هناك نقطة ارتباك شائعة لدى أولئك الذين ينتقلون من المرحلات السلكية الصلبة إلى برمجة PLC وهي التفاعل بين الأجهزة المادية وتعليمات البرامج.

في المجلس التشريعي المنطقي القابل للبرمجة (PLC)، لديك تعليمان أساسيان للإدخال:

1. XIC (فحص إذا كان مغلقاً): وغالباً ما يتم تمثيلها كرمز يشبه علامة عدم الاتصال.
2. XIO (فحص إذا كان مفتوحاً): وغالباً ما يتم تمثيلها كرمز يشبه جهة اتصال NC.

فخ “النفي المزدوج”

إذا قمت بتوصيل سلك مغلق عادةً زر الإيقاف الإلكتروني إلى مدخل PLC، سيكون بت الإدخال في ذاكرة PLC “1” (مرتفع) عندما لا يتم الضغط على الزر.

• إذا كنت تستخدم XIC في التعليمات البرمجية الخاصة بك، ستكون التعليمات “صواب” لأن التلامس المادي مغلق.
• يستخدم العديد من المبتدئين عن طريق الخطأ XIO لأن الزر من النوع “مغلق عادةً”. ولكن عند استخدام تعليمات XIO على جهة اتصال مغلقة، ينتج عن ذلك حالة “خطأ” في منطق البرنامج.

بشكل أساسي، يجب أن تتذكر أن تعليمات المجلس التشريعي الفلسطيني “تنظر” إلى حالة الطرفية. إذا تم استخدام مفتاح NC مادي للسلامة، يجب أن يتعامل رمز PLC عادةً مع “وجود الجهد” على أنه حالة “آمنة”.

معايير الاختيار: كيفية اختيار التكوين الصحيح

إن القرار بين NO و NC (أو كليهما) ليس فقط مسألة منطقية، ولكن أيضًا مسألة موثوقية واستهلاك الطاقة وإيجاد الشريك المناسب لجعل دماغ النظام يعمل بشكل مثالي مع مرور الوقت. تشمل العوامل الفنية التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار المكونات العوامل التالية بالإضافة إلى البنية التحتية للشركة المصنعة:

• السلامة والامتثال أولاً: في حالة حدوث عطل في أحد المكونات قد يؤدي إلى حدوث خطر، ينبغي إعطاء الأولوية للمكونات غير القابلة للتفكيك في مراقبة انقطاع الأسلاك. ولضمان هذه السلامة، من المهم شراء مكونات ذات معايير دولية مثل IEC المعايير, CCC و CE و RoHS المعايير. الشراكة مع شركة مصنعة راسخة مثل أومتش (تأسست في عام 1986) تضمن أن هذه الشهادات مدعومة بعقود من البحث والتطوير وبصمة عالمية تخدم أكثر من 72,000 عميل في أكثر من 100 دولة.
• التحسين دورة العمل وفترة الحياة: عندما يظل المفتاح غير نشط 99% من الوقت، غالبًا ما يُفضل تكوين NO لمنع تنشيط ملفات الترحيل باستمرار، مما يقلل من الحرارة ويطيل عمر الجهاز. من أجل الوصول إلى هذه الدقة، يجب أن يكون لدى المهندسين مجموعة كبيرة، مثل أكثر من 3,000 وحدة حفظ مخزون المتوفرة في OMCH، لتحديد موقع التطابق الكهربائي الدقيق لدورة عمل الماكينة.
• البيئة النزاهة ومراقبة الجودة: يجب أن تكون الحساسات الصناعية قادرة على البقاء في حالتها “الطبيعية” حتى عند تعرضها للاهتزازات العالية أو الرطوبة، وهو ما يتطلب تصنيفات IP عالية مثل IP67. ولتحقيق هذا الاتساق، فإن الشركة المصنعة التي ISO9001 يجب أن تكون أنظمة الجودة متكاملة ولديها أكثر من خط إنتاج واحد (لدى شركة OMCH 7 خطوط إنتاج) قادرة على ضمان أن تكون جميع أجهزة الاستشعار، بما في ذلك الحثية والكهروضوئية، بنفس الجودة العالية.
• النظام البيئيالتوافق (التوريد من مصدر واحد): النظام البيئي ليس مجموعة من المكونات المستقلة، ولكنه نظام آمن من الأعطال. ولضمان أعلى مستوى من الموثوقية، يجب تصميم أجهزة الاستشعار (ستائر القرب/الإضاءة)، وعناصر التحكم (المرحلات/العدادات)، ومصادر الطاقة (سكة DIN)، ومعدات الحماية (قواطع الدائرة) بحيث تتفاعل فيما بينها. يمكن أن يضمن استخدام مورد كامل التدفق السلس لحلقة التحكم بأكملها.

وأخيراً، فإن ولايتيك NO/NC موثوقتان بقدر الدعم الذي تتمتعان به. ضمان لمدة عام واحد واستجابة فنية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع هو الحل الذي يضمن لك أن تكون حالتك “العادية” طبيعية خلال عمر الجهاز.

دليل استكشاف الأعطال وإصلاحها: اختبار التلامسات باستخدام مقياس متعدد

سوف ينكسر المفتاح في نهاية المطاف، أو سوف يتآكل الملصق في نهاية المطاف. تعد القدرة على التعرف على ملامسات NO و NC في الميدان بسرعة مهارة مطلوبة لأي فني.

الخطوة 1: السلامة أولاً

تأكد من أن الدائرة مفصولة عن التيار الكهربائي. لا تقم أبدًا باختبار الاستمرارية على دائرة كهربائية مفعمة بالتيار الكهربائي، لأن ذلك قد يؤدي إلى تلف جهاز القياس المتعدد ويشكل خطرًا على سلامتك.

الخطوة 2: ضبط جهاز القياس المتعدد

قم بتحويل جهاز القياس الرقمي المتعدد (DMM) إلى إعداد الاستمرارية (يشار إليه عادةً بموجة صوتية أو رمز الصمام الثنائي). عندما يتم ضبط المقياس على وضع الاستمرارية هذا، فإنه يوفر تأكيدًا مسموعًا سريعًا لما إذا كان المسار الكهربائي مكتملًا أم لا. المس المسبارين معاً؛ يجب أن تسمع “صفيراً” مستمراً يشير إلى وجود مسار مغلق.

الخطوة 3: اختبار حالة الراحة

قم بتوصيل المجسات بأطراف المفتاح أو المستشعر وهو في وضع السكون.

• إذا أصدر صوت صفير: لقد وجدت مغلق عادةً (NC) اتصل بـ.
• إذا بقيت صامتة لقد وجدت مفتوح عادةً (NO) اتصل بـ.

الخطوة 4: اختبار حالة التشغيل

عندما تكون المجسات متصلة، اضغط على المفتاح (اضغط على الزر أو اضغط على الزر أو قم بتشغيل الحد أو ضع جسمًا أمام المستشعر) يدويًا.

• يجب على جهة الاتصال "لا" الآن صفير.
• يجب على جهة اتصال NC الآن التزام الصمت.

الخطوة 5: التحقق من المقاومة العالية

إذا حصلت على صوت صفير ولكن الشاشة تظهر مقاومة عالية (أكثر من بضعة أوم)، فقد تكون التلامسات محفورة أو مؤكسدة. هذا وضع فشل شائع في البيئات الصناعية، ويجب استبدال المكون لمنع حدوث أخطاء منطقية متقطعة.

من خلال إتقان التوازن بين المنطق المفتوح عادةً والمغلق عادة، فأنت لا تقوم فقط بتوصيل الأسلاك - بل تقوم بتصميم موثوقية وسلامة العالم الصناعي الحديث. سواءً كنت تقوم بدمج مستشعر صناعي عالي الدقة أو توصيل أسلاك جهاز إيقاف إلكتروني رئيسي، صمم دائمًا باستخدام “آمن من الفشل” في الاعتبار للتأكد من أن نظامك يحمي كلاً من المعدات والأفراد تحت أي حالة عطل.