در این قسمت از آموزش های نمایندگی زیمنس، با نحوه طراحی سه مثال کاربردی با استفاده از موتورهای سه فاز و مدار چپگرد و راست گرد آشنا خواهید شد که توسط نمایندگی زیمنس برای شما ارائه شده است.

 

برنامه راه اندازی دو موتور سه فاز به صورت یکی پس از دیگری

برنامه راه اندازی دو موتور سه فاز به صورت یکی پس از دیگری را با شرایط زیر طراحی نمایید.
با زدن شستی S، موتور M1 روشن شود.
با زدن شستی  S2، موتور M2 به شرط روشن بودن موتور M1 روشن گردد.
در غیر این صورت موتورها خاموش باشند.
مدار قدرت مربوط به این پروژه در شکل زیر ارائه شده است. در این مدار سه فاز S , R و T با عبور از عناصر حفاظتی مورد نیاز و از طریق کنتاکت های قدرت مورد نظر به موتور وارد می گردند.

 

 

 

پاسخ:
با توجه به مدار فرمانی که در شکل زیر نشان داده شده است می توان گفت، با زدن شستی S1 کنتاکتور C1 جذب کرده و در نتیجه موتور M1 روشن می گردد. در این حال کنتاکت نگهدارنده C1 نیز بسته می شود. حال با زدن شستی S2 کنتاکتور C2 نیز جذب شده و در نتیجه موتور M2 را روشن می نماید. در این مدار موتور M2 تنها زمانی اجازه روشن شدن دارد که موتور M1 روشن بوده و کنتاکت C1 بسته باشد.

 

 

 

از آنجا که این مدار یک مدار دیجیتال ترکیبی است، لذا جهت طراحی این مدار فرمان با استفاده از قطعات دیجیتال ابتدا جدول عملکرد آنرا بدست آورده و سپس با بکارگیری آن مدار را طراحی می نماییم.
جدول عملکرد مدار به صورت زیر است:

 

 

 

به علت اینکه دو کلید S1 و S2 به عنوان ورودی های مدار و C1 و C2 نیز خروجی های مدار می باشند. لذا جدول دارای دو ورودی و دو خروجی می باشد. دو ورودی مذکور دارای چهار حالت مختلف نسبت به هم می باشند که این حالات را در جدول عملکرد در نظر گرفته ایم:
اگر شستی  S1فشرده نشده باشد (S1=0): C1=C2=0                                                                               
 در حالتی که S1 فشرده (S1=1) و S2 فشرده نشده باشد(S2=0) تنها C1 جذب می کند:         C1=1 ‎و C2=0
در وضعیتی که هر دو شستی فشرده شده باشند (S1=S2=1) هر دو کنتاکتور تحریک می شوند:        C1=C2=1

 

 

از آنجا که بی متال و شستی استپ (S3) بصورت سری با هم بوده و بصورت بسته می باشند، لذا در حالت عادی می بایست جریان را عبور داده و در حالت فعال شدن جریان را قطع نمایند. لذا آنها را با هم سری کرده و به یک پایه گیت AND متصل می نماییم. پایه دیگر گیت AND ورودی S1 را شامل می گردد. حال اگر به هر دلیل یکی از وروی های سری فعال گردند در ورودی گیت AND سطح صفر منطقی بوجود می آید لذا ورودی S1 نمی تواند عمل کند (زیرا در این صورت خروجی گیت AND همواره صفر می باشد) و در نتیجه چون اثر S1 برابر سطح منطقی صفر می گردد در این حالت مدار عملکردی مشابه زمان S1=0 دارد و هر دو کنتاکتور قطع می باشند. بدین ترتیب توانستیم اثر قطعات حفاظتی و همچنین شستی Stop را در مدار اعمال نماییم. شکل زیر مدار دیجیتال معادل را نمایش می دهد.

 

حال زمان آن رسیده است که مدار مورد نظر را با استفاده از زبان برنامه نویسی LOGO نوشت. مدار در شکلی که در ادامه می‌آید ارائه شده است. در این مدار سه ورودی 11 تا 13 به منزله شستی های S1 و S2 و همچنین مدار سری بی متال و شستی استپ در نظر گرفته شده اند. چون S1 و S2 به صورت شستی می باشند، لذا ورودی های 11و 12 بصورت Momentary تعریف می کنیم. و از آنجا که در مدار مورد نظر می بایست با تحریک لحظه ای شستی ها مدار فعال گردد، لذا از فلیپ فلاپ RS جهت فعال نگه داشتن خروجی ها در زمان قطع شستی استفاده می گردد. به عبارت دیگر فلیپ فلاپ RS بجای کنتاکت نگهدارنده در مدار استفاده می گردد. از آنجا که در فلیپ فلاپ RS ورودی R نسبت به S تقدم دارد، و همچنین به علت اینکه ورودی 13 در حالت عادی فعال است (زمانی که شستی استپ فشرده نشده و بی متال عمل نکرده است) لذا این ورودی را از طریق یک گیت NOT به پایه های Reset فلیپ فلاپ ها اعمال می نماییم تا در حالت عادی ورودی R غیر فعال بوده و در زمان عمل نمودن هر یک از عناصر سری ورودی R فعال گردد. در این مدار با فشرده شدن شستی S1 پایه Set فلیپ فلاپ B01 تحریک شده که در صورت غیر فعال بودن پایه Reset (غیر فعال بودن عناصر سری بی متال و شستی استپ)، خروجی Q1 تحریک می گردد. با فعال بودن Q1 پایه اول گیت AND (بلوک B05) یک بوده، که در این صورت اگر S2 فشرده شود Q2 نیز روشن می گردد.

 

 

در ضمن نحوه سیم کشی مدار راه اندازی یک الکتروموتور سه فاز بصورت یکی پس از دیگری در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

برنامه راه اندازی یک موتور سه فاز بصورت دائم کار

برنامه راه اندازی یک موتور سه فاز بصورت دائم کار را شبیه سازی نمایید به طوری که با زدن شستی I کنتاکتور KM1 دائم کار کرده و با زدن شستی قطع در هر شرایطی مدار خاموش شود.

 

 

پاسخ:

شرح مدار فرمان و قدرت الکتروموتور سه فاز به صورت دائم:

مدار فوق به مدار خود نگهدار نیز معروف است. در اتصالات خودنگهدار، یک بوبین کنتاکتور با فشار کوتاه مدت شستی روشن کننده به ولتاژ متصل می شود. 
به وسیله میدان مغناطیس به وجود آمده زبانه فلزی جذب شده و کنتاکت های اصلی و کنترلی را به کار می اندازد. کنتاکت باز 13 و 14 به صورت موازی به شستی S1 وصل شده و اتصال را توسط این شستی برقرار می کند.
اگر دکمه فشاری S1 بعد از فعالیت مجدداً به حالت ساکن برگردد کنتاکتور به وسیله کنتاکت خود دارای ولتاژ بوده (کنتاکت خود نگه دار) و موتور روشن باقی می ماند.
برای خاموش کردن کنتاکتور، شستی بسته S0 مدار جریان کنترل را قطع می کند.

طراحی مدار به روش نردبانی:

با توجه به شرایط کاری اگر بخواهیم خروجی Q1 دائم کار باشد باید از تابع Set و Reset استفاده شود. ورودی I2 جهت وصل آن در مسیر Set قرار می گیرد.

 

برای قطع مدار، ورودی I1 باید در مسیر Reset قرار گیرد. با توجه به اینکه I1 شستی قطع به عنوان ورودی در نظر گرفته شده است و باید یک ورودی در حالت عادی غیر فعال باشد پس در برنامه این ورودی باید از نوع کنتاکت بسته در نظر گرفته شود.
در ضمن نحوه سیم کشی مدار راه اندازی یک الکتروموتور سه فاز بصورت دائم کار در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

برنامه مدار چپگرد راستگرد با حفاظت کامل

برنامه مدار چپگرد راستگرد با حفاظت کامل (شکل 13-102) (تغییر جهت موتور با قطع کامل برق) را با شرایط زیر طراحی نمایید.

 

• با زدن شستی I کنتاکتور KIM دائم کار کند.
• با زدن شستی I2 کنتاکتور K2M دائم کار کرده بطوریکه امکان اینکه دو کنتاکتور همزمان با هم عمل کنند، وجود نداشته باشد. 
• با فشار همزمان دو شستی هیچ یک از کنتاکتور ها کار نکنند.
• همچنین تغییر حالت کاری دو کنتاکتور بدون زدن شستی 0 امکان پذیر نباشد.
• با زدن شستی 0 مدار قطع شود.

 

 

پاسخ:

 

 

با توجه به شرایط کاری تعریف شده برای مدار چپگرد راستگرد و همچنین ورودی و خروجی های اختصاص داده شده مراحل طراحی مدار بصورت زیر است.
با توجه به شرط 1 که خروجی Q1 دائم کار تعریف شده باید از تابع RS استفاده کرد. به همین دلیل ورودی I2 را به جهت وصل مدار در مسیر Set قرار می دهیم. با توجه به اینکه لازم است دو کنتاکتور همزمانی نداشته باشند، باید بسته بوبین Q2 را در مسیر بوبین Q1 قرار داد. با توجه به شرط 2 که خروجی Q2 دائم کار تعریف شده، باید از تابع RS استفاده کرد به همین دلیل ورودی I3 را به جهت وصل مدار در مسیر Set قرار می دهیم.
برای تامین شرط 4 در مدار فرمان از شستی دوبل استفاده کردیم به طوری که بسته شستی دوبل این کار را انجام دهد. در برنامه باید در مسیر Set خروجی ها معادل این قسمت بسته را قرار دهیم.
توجه: اگر بخواهیم یک شستی دوبل را در برنامه های نوشته شده با تابع RS معادل سازی کنیم باید قسمت وصل آن را در مسیر Set و قسمت قطع آن را در مسیر Reset تابع RS قرار دهیم.
برای تامین شرط 5 باید ورودی I1 که معادل شستی قطع کل مدار است در مسیر Reset کلیه خروجی های (Q1 , Q2) قرار گیرد. 
این مدار به زبان FBD به صورت نشان داده شده در شکل زیر برنامه نویسی می شود.
معمول است که در ورودیهای LOGO از شستی دوبل استفاده نمی شود و منطق کاری آن را در برنامه اعمال می‌کنند در این مدار از قسمت قطع شستی دوبل به عنوان محافظ استفاده شده است و آنها را برای حفاظت بیشتر در برنامه در مسیرهای Set قرار دادیم اما معمولا قسمت قطع شستی دوبل بخشی از مدار را از حالت فعال خارج می کند در این صورت آن را باید در مسیر Reset خروجی مربوط قرار داد.