معدات تعليمية وتدريبية: منصة تدريب على التحكم في العمليات متعددة المتغيرات

AFM020P معدات تعليمية وتدريبية: منصة تدريب على التحكم في العمليات متعددة المتغيرات
1 نظرة عامة على المنتج
1.1 نظرة عامة
يُعد "التحكم في العمليات" (Process Control) اختصاراً لمفهوم التحكم الآلي في عمليات الإنتاج، وهو جزء جوهري من تكنولوجيا الأتمتة. ويشير هذا المصطلح عادةً إلى عمليات الإنتاج في قطاعات مثل النفط، والصناعات الكيميائية، والطاقة الكهربائية، والتعدين، والصناعات الخفيفة، ومواد البناء، والطاقة النووية، وغيرها. وفي سياق عمليات الإنتاج الصناعي الحديثة، تلعب تكنولوجيا التحكم في العمليات دوراً متزايد الأهمية في تحقيق المؤشرات الفنية والاقتصادية المثلى، وتعزيز العوائد الاقتصادية والإنتاجية العمالية، وتحسين ظروف العمل، وحماية البيئة الإيكولوجية.
وفي إطار الصناعات القائمة على العمليات (Process Industry)—حيث تشكل الأتمتة ونظم المعلومات المحور الرئيسي—قمنا بتصميم وتصنيع نظام متكامل للمعدات التعليمية العملية، مخصص للمختبرات المهنية في مجال التحكم في العمليات. ويُشكل هذا النظام ركيزة أساسية لإنشاء "قواعد هندسية عملية" متخصصة ضمن المختبرات التعليمية.
يتميز تصميم وحدة التدريب هذه بالمنطقية والمرونة العالية؛ فهي لا تقتصر على تلبية متطلبات التدريس العملي للمقررات التخصصية ذات الصلة—مثل الأتمتة الصناعية، والتحكم الآلي، وغيرها—بل تصلح أيضاً لطلاب الدراسات العليا الراغبين في إجراء الأبحاث وأعمال التطوير في هذه المجالات.
1.2 الميزات
1. يعتمد الجهاز إطاراً مصنوعاً من قطاعات الألمنيوم الصناعي، ويتميز بتصميم ذي هيكل شفاف وواجهات مفتوحة. كما يعتمد النظام نمط التثبيت المكتبي (على سطح الطاولة)، مما يتيح مرونة عالية في التنسيب والوضع، ويشتمل على طاولة تشغيل مخصصة لوضع جهاز الحاسوب.
2. يتميز المنتج بهيكل مكتبي وتصميم إطار من سبائك الألمنيوم. وقد صُممت وحدتا "كائن التحكم" و"نظام التحكم" بشكل منفصل (قابل للفصل)؛ حيث يمكن تجميعهما ووضعهما معاً على محطة العمل، أو استخدامهما بشكل منفصل حسب الحاجة. على سبيل المثال: يمكن توصيل نظام التحكم بصناديق تحميل محاكاة مختلفة (وحدات تعليق)، ليتحول الجهاز بذلك إلى أداة تدريب على وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، مما يعزز بشكل كبير من مرونة استخدام المعدات.
3. تتمتع واجهات الإدخال/الإخراج في الجهاز بتوافقية عالية. وتعتمد كل من وحدة التشغيل (Drive Unit) ووحدة التحكم المنطقية (PLC) نمط "الصناديق المعلقة" (Hanging Box)، مما يتيح استبدالها بسهولة. ويمكن استخدام هذه الوحدات كدوائر إلكترونية تمثل "الحمل" (Load)، أو كـ "كائنات تنفيذ" لنظام التحكم المنطقي، مع إمكانية توسيع النظام وتحديثه حسب المتطلبات المستقبلية.
4. يشتمل الجهاز على مكونات صناعية شائعة الاستخدام لقياس المتغيرات الفيزيائية، مثل درجة الحرارة، ومعدل التدفق، ومستوى السائل، والضغط؛ مما يجعله أداة مثالية لاختبار وتقييم أداء مختلف أنواع الحساسات (Sensors).
5. يمكن توظيف مبدأ "التحكم بتقاسم الوقت" (Time-sharing control) لجمع بيانات متغيرين أو ثلاثة متغيرات في آنٍ واحد. على سبيل المثال: يمكن تخصيص مجموعة من الحساسات لقياس معدل التدفق، ومجموعة أخرى لقياس درجة الحرارة، وتنفيذ عمليات القياس لكلتيهما بالتزامن. يعتمد نظام الجهاز على إنتاج سبائك الألومنيوم بالكامل، ويراعي المفاهيم الهندسية من الناحية الجمالية، حيث تم تصميمه لإنشاء مختبر تجريبي احترافي للعمليات والمعدات، مما أدى إلى إنشاء مختبر عرض حديث.
6. يمكن لجهاز التحكم الأساسي إكمال برنامج تدريبي للتحكم في العمليات، وتنفيذ التحكم في معدل التدفق، ودرجة الحرارة، والضغط، ومستوى السائل، وتركيب خمسة أنواع من معلمات التحكم، بالإضافة إلى وظيفة تنظيم PID، مما يحقق أهدافًا متنوعة للتدريب العملي.
7. يستخدم الجهاز مضخة مياه منخفضة الضغط، ويحتوي مخرج المضخة على صمام تنظيمي ودائرة مباشرة، ويمكن اختيار الاستخدام وفقًا لمتطلبات التجربة.
8. يتم توجيه جميع أسلاك مستشعرات الأجهزة إلى الطرفية، ويمكن اختيار دائرة المستشعر وفقًا للبيانات المطلوبة، كما يمكن مطابقة المستشعر والجهاز بمرونة وفقًا لمحتوى التجربة.
9. تتميز واجهة إدخال/إخراج الجهاز بتوافق جيد، حيث تم تصميم وحدة القيادة ووحدة التحكم الرئيسية على شكل صندوق معلق، مما يسهل استبدالها، ويمكن استخدامها كدائرة إلكترونية للحمل، ويمكن أن تكون هدفًا لتنفيذ نظام تحكم PLC، مع إمكانية التوسيع والتحديث حسب الحاجة. 10. يعتمد نظام التحكم الكهربائي على وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة AB 2080-LC50، والتي تحتوي على مكونات وحدة التوسعة التناظرية وغيرها من الأجهزة ذات الصلة، وتتحكم في التكوين الرئيسي لعملية المعدات الصناعية الصغيرة.

5 التجارب الكاملة
(1) تجربة قياس مستوى السائل
(2) تجربة التحكم في الضغط
(3) تجربة التحكم في درجة الحرارة
(4) تجربة التحكم في التدفق
(5) تجربة التحكم PID لمعاملات التدفق
(6) تجربة التحكم PID لمعاملات درجة الحرارة
(7) تجربة التحكم PID لمعاملات جودة المياه
(8) تجربة التحكم PID لمعاملات الضغط
(9) تجربة التحكم PID لمعاملات مستوى السائل
(10) تجربة حلقة مقارنة واكتساب إشارات درجة الحرارة
(11) تجربة حلقة مقارنة واكتساب إشارات التدفق
(12) تجربة حلقة مقارنة واكتساب إشارات الضغط
(13) تجربة حلقة مقارنة واكتساب إشارات مستوى السائل
(14) تمرين عملي على نظام التحكم أحادي الحلقة
(15) تجربة التحكم في مستوى السائل داخل الخزان
(16) تجربة تحديد خصائص التحكم في درجة حرارة المياه (الحالة الساكنة)
(17) تجربة تحديد خصائص التحكم في درجة حرارة المياه (الحالة الديناميكية)
(18) تجربة تحديد خصائص التدفق عبر الصمام الكهربائي
(19) تجربة التحكم في تصريف المضخة ذات السرعة المتغيرة
(20) تجربة تحديد خصائص التحكم في ضغط الخزان
(21) تجربة الحماية من تسرب الضغط في خزان المياه
(22) تجربة التعرف على الهيكل المادي لجهاز التحكم في العمليات والكشف، وتجربة تكوين وتوصيل مخططات التحكم
(23) تجربة ضبط التشغيل وإعداد المعاملات للأجهزة، وتجربة استبدال الأجهزة، وما إلى ذلك
(24) معايرة الحساسات (إزاحة نقطة الصفر وضبط النطاق)