ما هو مرحل التحكم؟ الوظيفة، نقاط التلامس ودور اللوحة

A مرحل التحكم هو جهاز تبديل يعمل كهربائياً ويُستخدم في دائرة التحكم. يؤدي تنشيط ملفه إلى تغيير حالة واحد أو أكثر من نقاط التلامس المفتوحة عادةً (NO) أو المغلقة عادةً (NC)، مما يسمح لأمر واحد بالربط أو العزل أو التعشيق أو توزيع الإشارات إلى أجهزة تحكم أخرى.

الحد الفاصل المفيد بسيط:

يقوم مرحل التحكم بتبديل الأوامر وأحمال دائرة التحكم. ولا ينبغي افتراض أنه يقوم بتبديل حمل الطاقة النهائي أو توفير حماية للدائرة.

يخضع ملفه ونقاط تلامسه أيضاً لنطاقات تصنيف مختلفة. فالعلامة مثل 24 V DC على الملف تخبرك بكيفية تشغيل المرحل؛ لكنها لا تخبرك بالجهد أو التيار أو نوع الحمل الذي يمكن لنقاط التلامس تبديله.

أين يقع مرحل التحكم في مسار التحكم

في لوحة صناعية نموذجية، يوضع مرحل التحكم بين مصدر الأوامر ودائرة واحدة أو أكثر من الدوائر الخاضعة للتحكم:

زر ضاغط، أو مستشعر، أو مخرج PLC
                 ↓
          ملف مرحل التحكم
                 ↓ حركة ميكانيكية
        واحد أو أكثر من نقاط التلامس NO / NC
                 ↓
ملف الكونتاكتور، أو صمام الملف اللولبي، أو دائرة تجريبية، أو إنذار، أو مدخل PLC

يوضح هذا الموقع سبب بقاء مرحلات التحكم مفيدة حتى في أنظمة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). حيث يقوم الـ PLC أو المستشعر بتوفير الأمر؛ ويقوم المرحل بتحويل ذلك الأمر إلى مخرج واحد أو أكثر من نقاط التلامس القابلة للاستبدال. واعتماداً على الجهاز المعتمد وتصميم الدائرة، يمكن لنقاط التلامس هذه توفير فصل للإشارات، أو إنشاء مسارات تحكم إضافية، أو تبديل حمل لا ينبغي للمخرج الأصلي تشغيله مباشرة.

هذا المخطط يمثل علاقة وظيفية، وليس رسماً لتوصيلات الأسلاك على مستوى أطراف التوصيل. يجب الحصول على التوصيلات الدقيقة، ومتطلبات العزل، وفصل الجهد المسموح به من ورقة البيانات الخاصة بالمرحل المختار وتصميم اللوحة المعمول به.

كيف يعمل مرحل التحكم الكهروميكانيكي

يحتوي مرحل التحكم الكهروميكانيكي على ملف، ودائرة مغناطيسية، وعضو إنتاج متحرك، وآلية إرجاع، ومجموعة واحدة أو أكثر من نقاط التلامس. على مستوى التوجيه، لعمله حالتان:

1. إلغاء تنشيط الملف: تحافظ آلية الإرجاع على عضو الإنتاج في وضعه الطبيعي. تكون نقاط التلامس NO مفتوحة عادةً ونقاط التلامس NC مغلقة عادةً.
2. عند تنشيط الملف: يولد التيار في الملف مجالاً مغناطيسياً يحرك عضو الإنتاج. تُغلق نقاط التلامس NO وتُفتح نقاط التلامس NC.

عندما يتم إلغاء تنشيط الملف مرة أخرى، يعود المرحل التقليدي غير القابل للقفل إلى حالته الطبيعية. يختلف المرحل القابل للقفل لأنه مصمم للاحتفاظ بالحالة المأمور بها؛ ولا ينبغي استنتاج ذلك من هذا النموذج الأساسي ذي الحالتين.

“تشير كلمة ”عادةً" دائماً إلى حالة عدم التشغيل المحددة، وعادةً ما يكون الملف غير منشط. وهي لا تعني الحالة الأكثر استخداماً من قبل الآلة.

حالة المرحل	نقطة تلامس مفتوحة طبيعياً (NO)	نقطة تلامس مغلقة طبيعياً (NC)
الملف غير نشط	مفتوح	مغلق
الملف نشط	مغلق	مفتوح

بالنسبة لنقطة تلامس التبديل، ينتقل طرف التوصيل المشترك (COM) من مسار NC إلى مسار NO عند تشغيل المرحل. المخصص دليل توصيل مرحل SPDT يشرح سلوك طرف التوصيل المشترك (COM)، والمفتوح عادةً (NO)، والمغلق عادةً (NC) دون تحويل صفحة التوجيه هذه إلى إجراء توصيل.

اقرأ دائرة الملف ودائرة التلامس بشكل منفصل

يربط مرحل التحكم وظيفتين ميكانيكياً، ولكن يجب التحقق من مواصفاته الكهربائية بشكل منفصل.

جزء من المرحل	ماذا يفعل	ما يجب التحقق منه
الملف أو دائرة الدخل	ينتج التأثير المغناطيسي الذي يشغل المرحل	الجهد المقنن، نوع التيار AC أو DC، التردد حيثما ينطبق، القطبية حيثما تم تحديدها، متطلبات القدرة أو التيار، وبيانات التشغيل والإيقاف (pick-up and drop-out)
دائرة التلامس	يفتح أو يغلق أو ينقل الدائرة الكهربائية الخاضعة للتحكم	شكل التلامس، وعدد الأقطاب، وواجب التبديل AC/DC، ونوع الحمل، وفئة الاستخدام عند التصريح بها، والحد الأدنى للحمل، وتيار البدء (inrush)، وتردد التبديل، والتحمل الكهربائي
العزل بين الدوائر	يفصل دخل التحكم عن المسار المبدل	تنسيق العزل المصرح به، وبيانات العزل الكهربائي، ودرجة التلوث، وفئة الجهد الزائد، ونطاق معيار المنتج حيثما ينطبق ذلك

لا تختر جانب التلامس بناءً على علامة الملف أو من قيمة أمبير واحدة في العنوان الرئيسي. إن تصنيف الحمل المقاوم لا يثبت تلقائياً الملاءمة لملف كهرومغناطيسي، أو مصباح، أو محرك، أو دخل سعوي، أو إشارة ذات مستوى منخفض جداً. يتم تغطية تبعات جهد الملف، وجهد الالتقاط، وجهد الفصل، وجهد التثبيت في دليل VIOX لـ جهد ملف المرحل.

عادةً لا يحتوي المرحل الكهروميكانيكي على توصيل موصل بين ملفه وتلامساته، ولكن الفصل المسموح به بين الدوائر يظل خاصاً بالمنتج. تعامل مع كلمات مثل “العزل” كوظيفة تصميم يجب التحقق منها من خلال تصنيفات العزل المصرح بها للمرحل وتصميم التجميع الكامل.

ما هي وظيفة مرحل التحكم في اللوحة؟

يمكن لنفس الجهاز الأساسي أن يؤدي أربع وظائف تحكم مترابطة بشكل وثيق.

ربط مخرج تحكم واحد بدائرة أخرى

يمكن للمرحل أن يعمل كوسيط بين مخرج PLC أو مستشعر أو دائرة زر ضاغط وجهاز لاحق. قد يكون هذا مناسباً عندما يختلف المصدر والحمل في الجهد أو متطلبات التيار أو السلوك العابر أو نوع المخرج أو متطلبات الصيانة. هذا ليس مطلوباً تلقائياً: فقد يقوم مخرج وحدة التحكم المتوافق بتشغيل الحمل مباشرةً عند التحقق من واجهة الربط بالكامل.

يتم فحص هذا القرار بشكل منفصل في التشغيل المباشر بواسطة PLC مقابل مرحل الربط.

مضاعفة أمر واحد إلى عدة مسارات تلامس

يمكن لملف واحد تشغيل عدة تلامسات مفتوحة عادةً (NO) ومغلقة عادةً (NC) معاً. وبالتالي، يمكن لأمر واحد توفير مسار تثبيت، أو مؤشر حالة، أو تعشيق، أو إشارة منفصلة لوحدة تحكم أخرى. يجب أن يظل كل تلامس ضمن حدود التشغيل المعلنة الخاصة به.

إنشاء منطق توصيل سلكي بسيط أو تعشيق

يمكن لملامسات مرحل التحكم تنفيذ وظائف السماح، أو التثبيت (seal-in)، أو التسلسل، أو التعشيق في دائرة التحكم. يجب توثيق المنطق الناتج في المخطط، ولا ينبغي التعامل مع مرحل التحكم القياسي كنظام فرعي مصنف للسلامة لمجرد أنه قادر على قطع أمر ما.

تبديل جهاز تحكم آخر

غالباً ما يقوم مرحل التحكم بتبديل ملف الكونتاكتور، أو الملف اللولبي (solenoid)، أو المؤشر، أو مدخل الإنذار، أو مدخل الـ PLC بدلاً من دائرة الطاقة الرئيسية للآلة. عندما يكون الحمل النهائي عبارة عن محرك، أو مجموعة سخانات، أو أي حمل طاقة متطلب آخر، يجب اختيار جهاز التبديل اللاحق بناءً على تلك المهمة الفعلية.

مرحل التحكم مقابل المرحلات الأخرى وأجهزة التبديل

“كلمة ”مرحل" هي مصطلح واسع. أسرع طريقة لاختيار المورد التالي هي تحديد الوظيفة التي يجب أن يؤديها الجهاز.

الجهاز	الوظيفة الأساسية	ما الذي يجعله مختلفاً
مرحل التحكم (Control relay)	تبديل الأوامر، أو التعشيقات، أو المؤشرات، أو ملف جهاز آخر	محسن حول مسارات التحكم وملامس واحد أو أكثر من الملامسات المساعدة
المقاول	تبديل حمل طاقة محدد بشكل متكرر	يتم اختيار نقاط التوصيل الرئيسية والقدرات المقننة وفقاً لحمل الطاقة المتحكم به؛ انظر الكونتاكتور مقابل مرحل التحكم
جهة الاتصال المساعدة	الإبلاغ عن حالة جهاز التبديل المضيف أو التعشيق معه	يعمل ميكانيكياً مع الكونتاكتور أو قاطع الدائرة المضيف بدلاً من العمل بواسطة ملفه المستقل
مرحل وسيط	ربط مخرج وحدة التحكم بحمل تحكم مختلف أو أكثر تطلباً	يصف موقع المرحل ووظيفته في الدائرة، وليس بالضرورة تقنية مرحل داخلية فريدة
وحدة مرحل الربط	قم بتجميع مرحل مع قاعدة توصيل، أو أطراف توصيل، أو مؤشر بيان، أو ميزات كبت التداخل	مخصص للتركيب داخل اللوحات وسهولة الصيانة؛ قارن وحدات مرحلات الواجهة ومرحلات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)
مرحل التوقيت	أضف قاعدة زمنية مقصودة قبل تغيير مخرجاته	تعتمد العملية على كل من حالة الدخل والوقت المنقضي؛ انظر ما هو المرحل الزمني
مرحل مراقبة	قيّم حالة مقاسة قبل تغيير المخرجات	يضيف وظيفة مراقبة محددة مثل مراقبة الجهد أو التيار أو الطور أو المستوى
مرحل أمان	تنفيذ وظيفة تحكم متعلقة بالسلامة ضمن بنية معتمدة	يتطلب تصميماً خاصاً بالسلامة، وتشخيصات، وأدلة تطبيق، والتحقق من النظام؛ ولا يمكن استبداله بمرحل تحكم عادي

للحصول على خريطة فئات أوسع، استخدم نظرة VIOX العامة على أنواع المرحلات المختلفة.

كيفية تحديد مواصفات مرحل التحكم

ابدأ من الدائرتين والوظيفة المطلوبة، ثم تحقق من ورقة البيانات الدقيقة.

1. حدد مصدر تغذية الملف. سجل الجهد الاسمي، سواء كان AC أو DC، والتردد إن وجد، وتيار الخرج المتاح، ومتطلبات القطبية، وقدرة التبديل الخاصة بجهاز المصدر.
2. حدد وظيفة كل تلامس. اذكر ما إذا كان كل قطب يقوم بتبديل ملف كونتاكتور، أو ملف لولبي (سولينويد)، أو إشارة توجيه، أو دخل PLC، أو مصباح، أو أي حمل آخر.
3. اختر ترتيب التلامسات. حدد العدد المطلوب من التلامسات من نوع مفتوح عادةً (NO) أو مغلق عادةً (NC) أو التلامسات التبادلية، وما إذا كان يجب أن تعمل معاً.
4. طابق واجب التبديل المعلن. تحقق من الجهد، ونوع التيار AC/DC، وفئة الحمل، وتيار البدء (inrush)، والحد الأدنى لحمل التبديل، وتردد التبديل، والتحمل الكهربائي المطلوب. لا تعتمد على أكبر تيار مطبوع بمفرده.
5. تحقق من كبح الملف وسلوك التحرير. يمكن لملحق كبت التذبذبات تقليل عابرات التبديل ولكنه قد يؤثر أيضاً على القطبية أو زمن التحرير. استخدم طريقة معتمدة للملف ومخرج التحكم.
6. تحقق من التكامل المادي. تحقق من المقبس أو التثبيت المباشر، وترتيب سكة DIN، ونمط طرف التوصيل، وقابلية الاستبدال، وميزات المؤشر أو الاختبار، وتباعد اللوحة، وسهولة الوصول.
7. تحقق من البيئة والاعتمادات. تأكد من متطلبات درجة الحرارة، والاهتزاز، والتلوث، والعزل، واعتمادات السوق مقابل الطراز الدقيق والتجميع الكامل.

تعتمد المعايير على فئة مرحل التحكم

IEC 60947-5-1:2024 يغطي أجهزة دائرة التحكم الكهروميكانيكية وعناصر التبديل المستخدمة لوظائف مثل التحكم، والإشارة، والتعشيق ضمن نطاقه المحدد. ولذلك فهو ذو صلة بأجهزة مثل مرحلات الكونتاكتور عندما تعلن الشركة المصنعة عن إطار عمل المنتج ذلك.

IEC 61810-1 يغطي المرحلات الأولية الكهروميكانيكية المدمجة في معدات الجهد المنخفض ضمن نطاقه. قد يبدو المرحل الأولي القابل للتوصيل (plug-in) ومرحل الكونتاكتور متشابهين وظيفياً في اللوحة، ولكن يتم الإعلان عنهما ضمن عائلات معايير منتجات مختلفة.

إن ذكر أي من المعيارين في مقال لا يثبت أن مرحلاً معيناً معتمد أو مناسب لتطبيق ما. ورقة البيانات الخاصة بالطراز، والشهادة، ومتطلبات التجميع هي التي تحكم هذا الاستنتاج.

مثال بسيط للوحة التحكم

لنفترض وجود آلة افتراضية يجب فيها لأمر مستشعر واحد أن يطلب من الكونتاكتور العمل وأن يبلغ وحدة التحكم بالحالة المطلوبة في آن واحد. يمكن استخدام مرحل تحكم يحتوي على عدد كافٍ من نقاط التوصيل ذات التصنيف المستقل كما يلي:

• يقوم المستشعر أو مخرج الـ PLC بتغذية ملف مرحل التحكم؛;
• تقوم نقطة توصيل مفتوحة عادةً (NO) بتبديل دائرة ملف الكونتاكتور؛;
• توفر نقطة توصيل أخرى مساراً منفصلاً للأمر أو للإشارة؛;
• يقوم الكونتاكتور، وليس مرحل التحكم، بتبديل دائرة طاقة المحرك.

يوضح هذا المثال مضاعفة نقاط التوصيل وتدرج الدوائر. وهو لا يثبت توافق الجهد، أو العزل، أو سلامة الأمان، أو توصيلات طرف التوصيل لتركيب فعلي. يجب التحقق من هذه التفاصيل لكل مكون وواجهة.

قاعدة الاختيار العملية

استخدم مرحل تحكم عندما تكون المهمة هي تبديل أو مضاعفة أمر التحكم. استخدم كونتاكتور أو جهاز تبديل آخر ذو تصنيف مناسب عندما تكون المهمة هي تبديل حمل الطاقة النهائي. استخدم كلاهما عندما يجب أن تتحكم مرحلة تحكم واحدة في مرحلة طاقة منفصلة.

قبل الطلب، تحقق من تغذية الملف وحمل كل طرف توصيل بشكل مستقل. إذا كان السؤال المتبقي يتعلق بأطراف التوصيل، أو الربط مع PLC، أو التوقيت، أو اختيار الكونتاكتور، أو وظيفة مرحل متخصصة، فاتبع دليل VIOX المقابل بدلاً من التعامل مع “مرحل تحكم” كمواصفة كاملة.

تصفح فئة مرحلات VIOX، والمرحلات الزمنية، والتحكم أو أرسل متطلبات التطبيق إلى [email protected] عندما تكون مواصفات مستوى الطراز مطلوبة.

المصادر

• IEC 60947-5-1:2024 — مفاتيح وأجهزة التحكم ذات الجهد المنخفض: أجهزة دوائر التحكم وعناصر التبديل
• IEC 61810-1 — المرحلات الكهروميكانيكية الأولية: المتطلبات العامة ومتطلبات السلامة