شیرهای صنعتی فستو

حلقه‌­‌‌های کنترلی پنیوماتیکی به همراه فیلتر­‌‌های بستر ثابت، مصرف آب و انرژی را کاهش می‌‌­‌دهند. با ایفاکو همراه شوید و شیرهای صنعتی را بشناسید.

معرفی شیرهای صنعتی

ولفگانگ ریگر

کنترل دستی (شیر فلکه) و یا یک شیر قطع و وصل اتوماتیک؟ واضح است روند کلی جهان به سمت اتوماتیک کردن کلیه فرآیند‌ها می‌‌‌­باشد. خودکار شدن فرآیند، مصرف آب و انرژی به ویژه مصرف آب پسماند را کاهش می‌‌­دهد و کارکرد سیستم را مطمئن تر می‌‌­کند. این نکته با یک مثال از اتوماسیون پنیوماتیکی فیلتر‌های بستر ثابت در یک تصفیه خانه نشان داده شده است.

فیلتر‌های بستر ثابت مستقل و یا وابسته یکی از اجزای مهم در تصفیه خانه­‌ها و یا مراکز تصفیه فاضلاب می‌­باشند (شکل 1). آن­‌ها مواد غیر قابل تجزیه و کدر را از آب جدا کرده آب را نرم (خنثا کردن حالت اسیدی ) کرده و سختی مورد نظر را ایجاد می‌­کنند.

ساختار، هدف و  نحوه رفتار فیلتر‌های ثابت

نحوه رفتار فیلتر‌های بستر ثابت را با توجه به تایپ، اندازه ذرات و سازه بستر فیلتر و یا مواد مصرف شده در فیلتر می‌­توان محاسبه نمود. با توجه به وظیفه فیلتر، مواد صافی تشکیل دهنده فیلتر می‌­توانند به عنوان مثال شن، ماسه، هیدرواترسید یا کربن فعال شده در یک و یا چند لایه باشند.

در حالت کلی، بین پنج تا هشت شیر قطع و وصل برای کنترل یک فیلتر بستر ثابت لازم می‌­باشد. در این میان، حداکثر سه شیر قطع و وصل در یک حلقه بسته کنترلی قرار دارند و بقیه شیر‌ها به صورت ساده بسته و باز می‌­شوند.

بزرگی سطحی که مواد کدر در آن ته نشین می‌­شوند، تاثیر فیلتر را نشان می‌­دهد. فیلتر‌های بزرگتر، مواد آلوده بیشتری را جذب کرده و به این دلیل نرخ جریان عبوری از آن­‌ها کاهش می‌­یابد. تنها راه کار برای فیلتری که به شدت آلوده است، شستن آن می‌­باشد.

نیاز به شستن فیلتر شیرهای صنعتی

درجه آلودگی فیلتر را می‌­توان با اندازه گیری نرخ جریان گذرنده از فیلتر، ارتفاع آب درون فیلتر، و یا اختلاف فشار در میان لایه­‌های فیلتر، اندازه گرفت. شست و شوی فیلتر توسط یک برنامه فلاشینگ ویژه همراه با هوا و آب به مدت چند دقیقه انجام می‌­گیرد. بسته به میزان آلودگی آب وارده به فیلتر نیاز به شستن فیلتر ممکن است بین یک بار در هفته تا چند بار در روز تغییر کند. این بدان معنا است که شیر‌های قطع و وصل به ندرت کار می‌­کنند بنابراین کارکرد درست و مطمئن شیر‌های قطع و وصل بسیار مهم و حایز اهمیت می‌­باشد.

شکل 1: نمای شماتیک یک فیلتر بستر ثابت در یک تصفیه خانه

تایپ اصلی شیر‌های قطع و وصل، شیر پروان‌های (مرکزی) ویفری و شیر پروان‌های (خارج از مرکز) به همراه شیر‌های پلانگر و یا شیر‌های درواز‌های (گیت) [به عنوان شیر‌های کنترلی در خروجی فیلتر] می‌­باشند. در مدل­‌های مستقل و یا در فیلتر‌هایی که دارای حجم زیادی می‌­باشند، برای ورودی­‌ها و یا خروجی لجن از پنستوک­‌ها و یا دریچه­‌های دورانی استفاده می‌­شود.

پنیوماتیک به عنوان یک راه کار

مهم نیست که شیر‌های قطع و وصل با یک عملگر خطی باز و بسته می‌­شوند و یا با یک عملگر دورانی، راه­کار‌های اتوماسیون همواره از دیدگاه تجاری و تکنولوژیکی بسیار جذاب می‌­باشند[1]. این روش (اتوماسیون) هنگامی اجرا می‌­گردد که هزینه­‌های کلی مورد نظر باشد.

پنیوماتیک قابلیت­‌های بیشتری برای کنترل شیر‌های قطع و وصل ارایه می‌­دهد و می‌­تواند برای دست یابی به یک کنترل اتوماتیک با درنظر گرفتن موارد ایمنی برای شرایط کاری مورد استفاده قرار گیرد. این ویژگی زمانی خیلی مفید است که رفتار شیر در هنگامی که برق قطع شده و هیچ گونه انرژی در اختیار نیست مهم باشد. نکات مهم عبارتند از وضعیت قرار گیری شیر در هنگام خارج از سرویس بودن و یا هنگام روشن شدن سیستم و یا هنگام قطع انرژی و قرار گیری شیر در حالت ایمنی : بسته شدن به صورت خودکار، باز شدن به صورت خودکار و یا ماندن در آخرین وضعیت (تصویر 2).

برای دیدن شیرهای برقی فستو می توانید از این قسمت وارد شوید

اتوماسیون منعطف شیرهای صنعتی

تعداد فیلتر‌های بستر ثابت می‌­تواند بین 2 (در تصفیه خانه­‌های محلی کوچک) تا 48 عدد و یا بیشتر (در تصفیه خانه­‌های اصلی شهر) تغییر کند. هر راه کار اتوماسیونی باید منعطف و ترکیبی از پنیوماتیک و الکتریک باشد. شیر‌های ترمینالی پنیوماتیکی برای این منظور بسیار مناسب می‌­باشند و این استفاده از این تجهیزات یک پل ارتباطی میان شیر‌های قطع و وصل پنیوماتیکی، سنسور‌های انتهایی کورس، تجهیزات اندازه گیری و سیستم کنترلی ایجاد می‌­نماید.

سیستم شیر‌های ترمینالی

یک شیر ترمینالی (شکل 3) شامل یک بخش پنیوماتیک (MPA) و یک بخش الکتریکی (CPX) است. هر دو بخش را می‌­توانند به سادگی با تعداد زیادی از ماژول­‌ها، پیکر بندی (configure) نمود. ورودی­‌ها و خروجی­‌های آنالوگ و دیجیتال برای بخش­‌های الکتریکی  و نیز تعداد زیادی شیر برقی با دبی­‌های مختلف برای بخش­­‌های پنیوماتیکی وجود دارد. طراحی ماژولار این مزیت را دارد که می‌­توان ترمینال را به صورت اید‌ه‌ال برای سیستم انتخاب نمود.

شکل 2: روش­‌های کنترل یک شیر قطع و وصل با یک عملگر پنیوماتیکی در هنگام قطع برق: بسته شدن خودکار، باز شدن خودکار و یا به صورت خودکار در موقعیت فعلی ماندن

با توجه به اندازه تجهیزات نصب شده، سیستم اتوماسیون ممکن است شامل یک سامانه کنترل فرایند، یک PLC برای سطح، و یک سیستم تنظیم کننده سطح، باشد. سامانه کنترل فرآیند وPLC level با یک کابل اترنت با یکدیگر در ارتباط می‌­باشند، در صورتی که PLC و تجهیزات میدانی با خطوط موازی انتقال داده و یا با یک فیلد باس (به صورت سری) با یکدیگر در ارتباط هستند. طرح­‌های اتوماسیون مدرن که امروزه تولید می‌­شود، از فیلدباس برای ارتباط میان تجهیزات میدانی استفاده می‌­کنند. از این روش برای ارتباط تمامی شیر‌های قطع و وصل، پمپ­‌ها، فن­‌ها و یا تجهیزات اندازه گیری که به PLC وصل شد‌ه‌اند می‌­توان استفاده نمود. همچنین به سادگی نیز می‌­توان یک لینک در اینترانت برای ارتباط دو کارگاه ایجاد نمود.

مزایا این گونه طراحی­‌ها عبارت است از:

• کاهش هزینه­‌های نصب
• شفافیت بیشتر (داده­‌ها) در هر سطح خاص
• درز انقطاع کمتر با استفاده از رابط­‌های کمتر
• ارتباط و عیب یابی سریع‌­تر
• تجمع شیر‌های کنترل نهایی بر روی شیر ترمینالی
• باز کردن آسان قطعات با توجه به استفاده از فیلد باس.

شکل 3: نمای کنترل یک فیلتر بستر ثابت با یک شیر ترمینالی به عنوان تجهیز مرکزی

برای مقایس‌های بین قیمت یک سیستم اتوماسیون با استفاده از  شیر پنیوماتیکی مجزا و یک سیستم اتوماسیون با استفاده از شیر ترمینالی مرجع [2] را ببینید.

شیر ترمینالی هوشمند | شیرهای صنعتی

یک ترمینال CPX نه تنها شامل یک اتصال فیلدباس می‌­باشد، بلکه دارای PLC و کنترلر CEC می‌­باشد. این ویژگی باعث می‌­شود تا شیر‌های ترمینالی بتوانند بدون نیاز و مستقل از شبکه و یا یک PLC قدرتمند و سیستم کنترل فرآیند، عمل نماید. این گوناگونی و تنوع، امکان نصب تجهیزات بیشتری را فراهم می‌­آورد و اگر در شبکه ایرادی ایجاد گردد، تجهیزات مستقل از یکدیگر می‌­توانند بدون نقص به کار خود ادامه دهند. این امر در سامانه­‌های فیلترینگ و ایستگاه­‌های پمپ آب، می‌­تواند بسیار مهم باشد.

برای دیدن شیرهای برقی فستو می توانید از این قسمت وارد شوید

ترمینال CPX به همراه نمایشگر شبکه

ترمینال CPX می‌­تواند با یک نمایشگر شبکه تجهیز گردد. این امر به کاربر اجازه می‌­دهد که داده­‌های سیستم  که توسط ترمینال CPX تولید می‌­شود را به صورت زنده در یک نمایشگر مشاهده نماید، و این امکان، باعث آسان شدن عیب یابی می‌­گردد.

مثال­‌های کاربردی شیرهای صنعتی

شیر ترمینالی در کابینت با تابلو کنترل دستی

جهت استفاده از یک شیر ترمینالی برای یک فیلتر بستر ثابت در یک ایستگاه تصفیه، ترمینال باید درون کابینت کنترل نصب گردد تا در برابر اثرات خارجی و یا تحریک غیر مجاز محافظت گردد.

شکل 4: شیر ترمینالی در یک کابینت کنترلی به همراه تابلو کنترل دستی مرسوم

شکل 4 یک شیر ترمینالی به همراه یک تابلو کنترل دستی را در یک کابینت نشان می‌­دهد. یکی از ویژگی­‌های این روش این است که بخش خودکار و قسمت کنترل دستی کاملاً از یکدیگر جدا بوده و می‌­توان آن­‌ها را با اینترلاک (وسيله حفاظتى که از تداخل دستگاه يا عمليات با ديگرى ممانعت به عمل می‌­آورد) محافظت نمود. یک کلید برای سوییچ کردن بین این دو حالت، تعبیه گردیده است.

هنگامی که سوییچ تحریک می‌­گردد، یک سیگنال به سیستم کنترل فرآیند ارسال می‌­نماید. این کنترل دستی ساده تا زمانی که به صورت پنیوماتیک کار می‌­کند، برای راه اندازی سیستم بسیار مفیدی است و امکان اتصال منبع قدرت الکتریکی به سیستم و یا وارد کردن برنامه PLC به آن را در هنگام کارکرد سیستم  ایجاد می‌­نماید. بنابراین تجهیزات پس از قطع برق می‌­توانند به فعالیت سابق خود ادامه داده و یا در یک وضعیت از پیش تعریف شده قرار گیرند.

شیر ترمینالی در کابینت با تابلو نمایش

LED ‌های تعبیه شده بر روی ترمینال CPX وضعیت سوییچ هر یک از شیر‌های قطع و وصل را نشان می‌­دهند. یک پنجره بر روی کابینت به اپراتور این اجازه را می‌­دهد که وضعیت تجهیزات را سریع و آسان بررسی نماید. یک نمونه بسیار راحت‌­تر در شکل 5 نمایش داده شده است. در این مورد، در کابینت، دیاگرام تجهیزات و مدار توسط خطوط و چراغ­‌های LED ترسیم شده است. تمام کابینت یک طراحی فشرده از سیستم کنترلی پنج فیلتر می‌­باشد.

تذکری برای گذر به آینده:

شیر ترمینالی به همراه کنترلر (PLC) در کابینت، صفحه لمسی و توابع کنترلی موقعیت الحاقی شیرهای صنعتی

شکل 5: شیر ترمینالی در کابینت کنترل به همراه نمای شماتیک کارگاه | شیرهای صنعتی

یک سیستم آینده گرا توسعه یافته یک کابینت کنترلی است که به اپراتور‌های کارگاه­‌ها اجازه می‌­دهد تا تمامی پارامتر‌های مورد نیاز برای کنترل شیر‌های قطع و وصل یک فیلتر بستر ثابت را در یک نقطه مرکزی قرار دهند.

شکل 6 طراحی مرسوم قدیمی را نشان می‌­دهد. برای شیر‌های قطع و وصل با توابع باز شونده و یا بسته شونده، شیر‌های مستقل با استاندار نامور به صورت مستقیم بر روی هر یک از عملگر‌ها نصب گردیده است. شیر کنترلی خروجی فیلتر، با یک عملگر پنیوماتیکی و یک کنترل کننده موقعیت تجهیز گشته‌اند. برای هر فیلتر بستر ثابت یک کابینت اختصاص داده شده است. مهم­ترین جز کابینت کنترلی یک صفحه لمسی برای کنترل تجهیزات نصب شده و یک PLC می‌­باشد. این کابینت به یک کنترلر اصلی متصل می‌­باشد، که این کنترلر اصلی شامل یک PLC بسیار پر قدرت و یک سیستم نمایش (دارای اتصال اترنت) است. PLC درون کابینت شیر‌های قطع و وصل را کنترل می‌­کند در حالی که PLC مادر در حال کنترل شست و شوی فیلتر‌ها بستر ثابت است.

فستو یک طراحی مرسوم را که شامل موارد زیر است را پیشنهاد می‌­کند.

• یک کنترل دستی که امکان کنترل قطعات نصب شده را از داخل کابین، حتا در زمان قطع برق مهیا می‌­کند.
• یک طراحی قوی و منعطف‌­تر برای شیر کنترلی. این طراحی باعث می‌­شود تا شیر حتا در زمان قطع برق نیز کنترل پذیر باشد. پارامتر‌های کنترلر را می‌­توان به طور مستقیم بر روی کابینت تنظیم نمود.
• قابلیت اعتماد بالا، نه تنها در هنگام راه اندازی، بلکه در تمام شرایط گفته شده بالا و نیز در هنگام کار کرد معمول.

شکل 6: طراحی مرسوم با شیر‌های برقی مستقل و عملگر‌های تجهیز شده با پزیشنر | شیرهای صنعتی

شکل 7، طراحی جدید را نشان می‌­ دهد. تفاوت­‌های اصلی عبارتند از: قرار گیر شیر ترمینالی به جای شیر‌های تکی، افزودن یک تابلو کنترل دستی پنیوماتیک و حذف کنترل کننده موقعیت و تقسیم وظایف آن میان سه مولفه دیگر: با استفاده از سنسور باکس آنالوگ با خروجی 20 …4 میلی آمپر، موقعیت شیر قطع و وصل تعیین شده و سیگنال فید بک تولید می‌­گردد، تحریک عملگر با استفاده از یک شیر 3/5 با تحریک التکریکی که در ترمینال قرار دارد، انتقال برنامه کنترلی شیر به PLC مرکزی.

در مقایسه یک طراحی معمول به همراه کنترل کننده موقعیت و این طراحی جدید، طراحی جدید دارای مزایای زیر می‌­باشد:

• نیازی به هوای فشرده با کیفیت بالا همانند آنچه که در پوزیشنر استفاده می‌­شود، نیست.
• نرخ دبی بالای شیر‌های سلونوییدی اجازه حرکت سریع و مطمئن را به عملگر‌ها، حتا به عمگر‌های بزرگ می‌­دهد.
• موقعیت شیر‌های قطع و وصل می‌­تواند حتا بدون وجود برق، از کابیت کنترل، تنظیم گردد.
• تا زمانی که اپراتور قادر است، پارامتر‌های کنترلی را از روی کابینت کنترل تغییر نماید، نیازی نیست تا به محل نصب شیر قطع و وصل مراجعه نماید. و در نهایت این طراحی بسیار اقتصادی­‌تر از طراحی­‌های مرسوم می‌­باشد.

شکل 7:طراحی اتوماتیک فستو با شیر ترمینالی و افزودن کنترل موقعیتبه درون کابینت کنترل