تصور کنید که پس از کلی صرف زمان از طراحی مدارات کنترل برای یک سیستم الکتریکی و یا یک ماشین صنعتی ، پس از راه‌اندازی یا در حین تست ، به شما خبر دهند که به دلیل طراحی ناصحیح در یکی از بخش‌های مدارات کنترل ، یک نفر جانش را از دست داد یا صدمه جدی خورد یا در محلی آتش‌سوزی بوجود آمد.
این در حالی بوده که شما به طراحی خود کاملاً مطمئن بوده‌اید ولی این اتفاق افتاده ولی دلیل چیست؟
در این مقاله می‌خواهیم شما را تا حد زیادی با اهمیت طراحی مدارات فرمان و کنترل آشنا کنیم.
یکی از بخش‌های مهم و جدا‌نشدنی تابلوهای برق و سیستم‌های الکتریکی ، مدارات کنترل و فرمان آنها می‌باشد و طراحان تابلوهای برق و سیستم‌های الکتریکی لازم است به طراحی آنها مسلط باشند چون مدارات فرمان و کنترل مغز سیستم‌های الکتریکی به شمار می‌ٰروند و در صورتی که یک مغز فرمان اشتباهی به بخش‌های مختلف سیستم بدهد یا در شرایط بحرانی تصمیم سریع نگیرد ، بروز فاجعه‌های مختلف ، اجتناب‌ناپذیر است.
تعریف مدارات فرمان و کنترل
مدارات فرمان و کنترل به منظور قطع و وصل و کنترل و حفاظت بخش‌های مختلف ماشین‌آلات صنعتی و تابلوهای قدرت بکار می‌روند.
مدارات فرمان و کنترل در بخش حفاظت سیستم‌ها نیز نقش مهمی دارند مانند مدارات قطع و وصل کلیدهای قدرت و ارتباط آنها با رله‌های حفاظتی
کاربرد مدارات فرمان و کنترل
- کنترل ماشین‌آلات صنعتی (شامل راه‌انداز‌های موتور و ….. )
- مدارات حفاظتی کلیدهای قدرت در رده‌های فشارضعیف ، فشارمتوسط و فشارقوی در سیستم‌های قدرت
- مدارات اینترلاک و قفل‌های الکتریکی در سیستم‌های قدرت
- تبادل سیگنال‌ها بین بخش‌های مختلف سیستم و …
اهمیت طراحی مدارات فرمان و کنترل ماشین‌آلات صنعتی
در بسیاری از سیستم‌ها و تابلوها ، مدارات فرمان و کنترل با جان و سلامتی بهرهبرداران و همچنین امنیت سیستم‌ها و محافظت از سرمایه‌های هنگفت در ارتباط هستند و این موارد همگی باعث می‌گردد که به دیده ساده‌انگارانه به مدارات کنترل و فرمان سیستم‌ها نگریسته نشود و طراحان چنین سیستم‌هایی لازم است تخصص‌های لازم را در این خصوص داشته باشند و سپس به طراحی آنها بپردازند.
هنگامی که بحث طراحی مدارات فرمان برای ماشین‌آلات و فرآیند‌های صنعتی در میان است ، لازم است به موارد زیر هنگام طراحی مدارات کنترل توجه نمود:
- ایمنی حفاظت اشخاصی که با ماشین‌آلات و تابلوها کار می‌کنند
- سادگی عملکرد و عدم پیچیدگی برای بهره‌بردار
- پرهیز از سردرگمی بهرهبرداران با دادن بازخورد‌های مختلف به آنها
- جلوگیری از خطاهای انسانی ایجاد شده توسط بهره‌بردار
- اطمینان از صحت سیگنال‌های تبادل شده
- اطمینان از صحت عملکرد مدارات کنترل در شرایط مختلف
- وضعیت بهرهبرداران در شرایط اضطراری و سهولت اقدامات لازم
برخی نتایج طراحی اشتباه مدارات فرمان در ماشین‌آلات صنعتی
- ایجاد جراحات و صدمات جدی و معلولیت‌ها برای بهرهبرداران از ماشین‌آلات صنعتی
- پایین بودن بهره‌وری ماشین‌آلات و افزایش ضایعات و کاهش کیفیت محصولات
- پایین رفتن عمر مفید ماشین‌آلات و کاهش زمانهای بین تعمیرات و نگهداری آنها و افزایش زمانهای خارج از سرویس بودن ماشین‌آلات
برخی نتایج طراحی اشتباه مدارات فرمان در تابلوهای قدرت
- ایجاد صدمات برای بهرهبرداران مانند برق‌گرفتگی و سوختگی به علت عدم محدود‌کردن دسترسی‌ها و عملکرد‌های غیر مجاز
- ایجاد حوادثی نظیر اتصال‌کوتاه ، قوس‌الکتریکی و ….. که صدمه‌خوردن پرسنل ، تجهیزات و تأسیسات الکتریکی را شامل خواهدشد.
- عدم عملکرد به موقع کلیدهای قدرت به دلیل فرامین حفاظتی و بالارفتن زمانهای ماندگاری خطا و شدید‌شدن تبعات خطا
- ایجاد خاموشی‌های نامرتبط و ناخواسته که خسارات زیادی را به همراه دارد
ایجاد پیچیدگی در سیستم توسط طراحان و تبعات آنها
یکی از شایع‌ترین مواردی که توسط طراحان مدارات کنترل و فرمان صورت‌گرفته و باعث بروز مشکلات زیادی می‌گردد ، پیچیده‌کردن مدارات فرمان می‌باشد که در بسیاری از موارد نتایج ناگواری را مانند موارد زیر به همراه خواهد داشت :
- اشتباه بهرهبرداران در دادن فرامین مختلف و ایجاد خسارات انسانی و مالی و …..
- ایجاد تأخیر در دادن فرامین و طولانی‌شدن خطا و ایجاد خسارت و حتی فواجع مختلف
- سردرگمی بهرهبرداران در اقدامات لازم در شرایط بحرانی و عدم توانایی کنترل بحران در شرایط اولیه
- عدم تصمیم‌گیری‌های سریع و بروز فواجع
- تصمیم‌گیری‌های اشتباه به دلی اعلام سیگنال‌های کاذب از سیستم
- عدم عیب‌یابی سیستم هنگام بروز خطا به دلیل پیچیدگی و بالارفتن زمان تعمیرات و نگهداری و افزایش زمانهای از کار افتادن فرآیند‌های مهم و ارزشمند یا بی‌برقی
چرا طراحان پیچیدگی ایجاد می‌کنند ؟
عمده‌ترین دلیل ایجاد پیچیدگی در مدارات کنترل و فرمان بی‌شک عدم مهارت و تبحر کافی طراحان مدارات کنترل می‌باشد که تنها به طراحی پرداخته‌اند و در موارد زیر دارای نقص بوده‌اند :
- عدم آشنایی کامل با فرآیند بهره‌برداری به دلیل دور بودن از سایت‌ها و محیط کار و انجام کار در محیط اداری بدون لمس فرایند بهره‌برداری
- ایجاد حفاظت‌های اضافی و بی‌دلیل در سیستم که ناشی از تخصص و مهارت ناکافی است.
- عدم آشنایی با ضرایب اطمینان (Reliability) و تبعات آن در سیستم‌ها
- عدم اطمینان به تجهیزات بکار رفته به دلیل عدم آشنایی با استاندارد آنها و تست‌های ضروری برای آنها
- عدم آشنایی با استاندارد‌هایی که مستقیم یا غیر مستقیم با طراحی مدارات در ارتباط هستند
لزوم وجود تفکر خارج از جعبه در فرایند طراحی
در صورتی که یک طراح مدارات کنترل تنها به فرآیند توجه نماید ، بی‌شک طرح وی دارای اشکالات زیادی خواهد بود و لذا لازم است از ابعاد مختلف به طراحی خود نگریسته گردد که توصیه می‌گردد این کار تنها توسط وی انجام نگردد
دید‌های مختلفی که لازم است طراح مدار فرمان بر‌اساس آن طرح خود را مورد بازنگری قرار دهد:
- دید ایمنی در حالت‌های مختلف سیستم
- دید بهره‌برداری ساده
- دید سادگی سیستم
- دید تأثیر بروی سیستم‌های دیگر
لزوم وجود تفکر انتقادی در طراحان مدارات کنترل
تفکر انتقادی یا نقادانه در بالابردن سطح کیفی طراحی مدارات کنترل نقش زیادی دارد که طراح و افراد بازبین طرح‌ها با مطرح نمودن شرایط مختلف ، وضعیت مدار را مورد بررسی قرار دهند در این مورد می‌توان سؤالات مختلف برای شرایط مختلف را مطرح نمود تا بتوان وضعیت سیستم ، ایمنی و ….. را مورد بررسی قرار داد مواردی مانند :
- عملکرد سیستم هنگام بی‌برقی مدار کنترل
- وضعیت مدارات و سیستم با تغییرات ولتاژ مدارات کنترل
- نتیجه قطعی سیم‌ها و هادی‌هایی در مدارات کنترل
- وضعیت مدارات کنترل پس از اتصال‌کوتاه شدن برخی از بخش‌های مدار
- وضعیت مدارات کنترل در هنگام خطاهای نشتی به زمین
- وضعیت مدارات کنترل در هنگام عمکلرد فیوزها و تجهیزات حفاظتی
- عملکرد سیستم هنگام از کار افتادن یک تجهیز
تخصص‌های لازم در طراحی مدارات قدرت و کنترل
با توجه به اهمیت مدارات فرمان و کنترل ، لازم است طراحان به موارد زیر مسلط باشند
- آشنایی با مشخصات الکتریکی تجهیزات بکار رفته خصوصاً مشخصات الکتریکی مربوط به بخش‌های کنترلی تجهیزات
- آشنایی با وضعیت منابع تغذیه مدارات کنترل از نظر بازه تغییرات ولتاژ ، میزان قطعی و اطمینان از وجود و ماندگاری تغذیه سیستم
- آشنایی با وضعیت کابل‌های ارتباطی کنترلی بخش‌های مختلف سیستم
- آشنایی با ضرایب ایمنی و اطمینان سیستم (Reliability)
- آشنایی با وضعیت عملکرد سیستم و اینترلاک‌های لازم و درجه اهمیت اینترلاک‌ها
- آشنایی با سطوح دسترسی بهرهبرداران و نوع تخصص بهرهبرداران مربوطه در محل تابلو یا سیستم کنترل آنها
- آگاهی از تجهیزات جدید جهت موارد کنترلی و حفاظتی سیستم
پیشنهادات در خصوص بالابردن کیفیت طراحی مدارات کنترل و فرمان
- عدم طراحی مدارات توسط کارشناسانی که با سایت‌ها و فرآیند‌ها از مستقیم در تماس نبوده‌اند و در
- بازبینی مدارات طراحی شده توسط کارشناسان با تجربه و خصوصاً کارشناسان حاضر در سایت
- جلسات اولیه با بهرهبرداران و دریافت اطلاعات ملموس‌تر بهره‌برداری و خطرات موجود از آنها
- عدم طراحی مدارات کنترل توسط افراد با تجربه و مهارت ناکافی
- بالا بردن سطح تخصصی پرسنل در خصوص مشخصات الکتریکی تجهیزات مختلف خصوصاً بخش‌های مرتبط با مدارات کنترل و حفاظت
- عدم استفاده از طراحان شاخه‌های مختلف برای طراحی سیستم‌های نامرتبط
به عنوان مثال طراحان مدارات کنترلی ماشین‌آلات صنعتی برای طراحی سیستم‌های کنترلی و حفاظتی تابلوهای برق نباید بکار گرفته شوند.
این مقاله برای استفاده افراد علاقه‌مند به تابلوهای برق و فراگیری فنون مربوط به آن تهیه شده است و متعلق به سایت طراحی کاربردی تابلوهای برق بوده و استفاده از آنها در سایت‌های دیگر مجاز نمی‌باشد
