تفاوت تایمر و شمارشگر صنعتی در چیست؟

شمارنده و انواع تایمر PLC

در آموزش PLC – به زبان ساده، به معرفی مقدماتی PLC و تاریخچه آن پرداختیم و بخش‌های مختلف آن را نام بردیم. در مقاله‌ای دیگر چگونگی عملکرد ماژول‌های CPU و ورودی و خروجی‌ها را بیان کردیم. بالاخره در مقاله سوم، با زبان برنامه‌نویسی نردبانی آشنا شدیم و مثال‌هایی از آن را حل کردیم. در این مقاله، شمارنده و سپس انواع تایمر PLC را معرفی می‌کنیم. در پایان نیز کاربرد این بخش‌ها را با ذکر چند مثال در برنامه‌های کاربردی PLC خواهیم دید.

شمارنده PLC

شمارنده یا کانتر (Counter) در PLC، شمارشگر صنعتی یک بلوک تابع است که می‌تواند شمارش را به صورت صعودی یا نزولی تا رسیدن به یک مقدار از پیش تعیین شده، انجام دهد. پس از رسیدن شمارش به این مقدار از پیش تعیین شده (Preset Value) که آن را با PV نشان می‌دهیم، خروجی این بلوک فعال می‌شود. شمارنده صعودی با S_CU، شمارنده نزولی با S_CD و شمارنده صعودی-نزولی با S_CUD نمایش داده می‌شود.

شماتیک یک کانتر صعودی-نزولی را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. هر سیگنال در ورودی شمارش صعودی (CU)، مقدار فعلی کانتر (CV) را یک واحد افزایش می‌دهد. از سوی دیگر، هر سیگنال در ورودی شمارش نزولی (CD)، مقدار CV را یک واحد کاهش می‌دهد. پایه S برای تنظیم (Set) کردن مقدار PV به اندازه مقدار فعلی کانتر به کار می‌رود. در اینجا همه ورودی‌ها از جنس کلید شستی هستند.

انواع تایمر PLC

دستورات تایمر PLC جزء دستورات خروجی محسوب می‌شوند. تایمر PLC قادر است خروجی PLC را در طول یک بازه زمانی (یا به عبارت درست‌تر، تعداد مشخصی از بازه‌های زمانی)، فعال یا غیرفعال کند. تایمرهای PLC را می‌توان به پنج دسته تقسیم کرد. در ادامه با هریک از این تایمرها آشنا می‌شویم.

تایمر تأخیر در وصل (S_ODT)

شکل زیر، تایمر تأخیر در وصل را نشان می‌دهد. در این تایمر، جنس ورودی که به پایه $\large S$ متصل می‌شود، کلید است. بازه زمانی تایمر، به عنوان ورودی در پایه $\large TV$ عمل می‌کند. بازه زمانی به صورت tv#$\large S5T$ در نرم‌افزار وارد می‌شود. به جای عبارت tv باید زمان را به همراه حرف $\large s$ که نشان دهنده ثانیه است، وارد کرد. به عنوان مثال، بازه زمانی بیست ثانیه، به صورت 20s#$\large S5T$ تعیین می‌شود.

حداکثر بازه زمانی ممکن در تایمرها $9990$ ثانیه است. برای فعال شدن تایمر تأخیر در وصل، ابتدا باید پایه $\large S$ برق‌دار شود. پس کلید $\large I$ زده می‌شود. با فعال شدن تایمر، به اندازه بازه زمانی طول می‌کشد تا پایه خروجی $\large Q$ برق‌دار شود. از این لحظه به بعد، خروجی فعال می‌ماند. اکنون اگر کلید ورودی قطع و یا پایه $\large R$ فعال شود، بلافاصله خروجی غیر فعال خواهد شد. پایه‌های $\large BI$ و پایه‌های $\large BCD$ برای نشان دادن زمان تایمر به صورت دودویی و اعشاری به کار می‌روند.

نمودار ورودی و خروجی برای این تایمر به صورت زیر است. همزمان با تیغه بالا رونده در ورودی، تایمر روشن می‌شود. پس از سپری شدن زمان tv، خروجی فعال شده و فعال باقی می‌ماند. در انتها نیز همزمان با تیغه پایین رونده ورودی، خروجی غیر فعال شده است.

تایمر تأخیر در قطع (S_OFFDT)

شماتیک همه تایمرها مانند تایمر تأخیر در وصل است. با این تفاوت که فقط نام‌گذاری تایمر تغییر می‌کند. جنس پایه ورودی در تایمر تأخیر در قطع، کلید شستی است. در ابتدا خروجی غیر فعال است. بابا ادیسون با رها کردن کلید شستی، خروجی هنوز فعال است؛ ولی تایمر روشن می‌شود. اکنون پس از گذشت بازه زمانی مشخص شده در تایمر (tv) خروجی غیر فعال می‌شود. همچنین در هر وضعیتی می‌توان با برق‌دار کردن پایه $\large R$ خروجی را غیرفعال کرد.

مثال ۱

سؤال: مداری طراحی کنید که سه ثانیه پس از زدن کلید $\large I_{0.0}$، خروجی $\large Q_{0.0}$ فعال شده و شش ثانیه بعد از قطع کلید $\large I_{0.0}$، خروجی غیر فعال شود.

پاسخ: این سؤال، اساس طراحی مداری با قابلیت ایجاد تأخیر در وصل و تأخیر در قطع (On-Off Delay) است. مدار مورد نظر را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. با وصل شدن کلید $\large I_{0.0}$، پایه ورودی تایمر S_ODT برق‌دار می‌شود. به محض اینکه مدت زمان $\large 3\:s$ از شروع به کار تایمر سپری شود، خروجی آن برق‌دار شده و برق به پایه ورودی تایمر بعدی یعنی تایمر S_OFFDT می‌رسد. با فعال شدن این تایمر، بلافاصله خروجی $\large Q_{0.0}$ نیز برق‌دار می‌شود. حالا با گذشت $\large 6\:s$ دیگر، تایمر دوم و خروجی‌اش غیر فعال می‌شوند.

تایمر تأخیر در وصل، حافظه‌دار (S_ODTS)

در این تایمر PLC پایه ورودی از جنس کلید شستی است. فرض کنید بازه زمانی را صفر تنظیم کنیم. در این حالت، با فشردن کلید شستی $\large I$، خروجی $\large Q$ روشن می‌شود و با برق‌دار شدن پایه $\large R$، خروجی غیرفعال می‌شود. اما اگر برای این تایمر، زمان tv غیر صفر تنظیم شود، پس از سپری شدن مدت زمان tv بعد از لبه بالا رونده ورودی $\large I$، خروجی فعال می‌شود و فعال خواهد ماند. روند تغییرات ورودی و خروجی در تایمر S_ODTS در شکل زیر نشان داده شده است. در اینجا باید به این نکته توجه کرد که لبه پایین رونده کلید شستی، در فعال یا غیرفعال بودن خروجی هیچ تأثیری ندارد.

تایمر پالس (S_Pulse)

پایه ورودی در این تایمر از جنس کلید است. با زدن کلید $\large I$، خروجی $\large Q$ فعال و پس از گذشت زمان تعریف شده، خروجی غیر فعال می‌شود. به عبارت دیگر، این تایمر نیاز دارد در طول زمان تنظیم شده در tv، سیگنال ورودی وصل بماند. در هر موقعیتی، با قطع کلید $\large I$ یا برق‌دار کردن کلید شستی متصل به پایه $\large R$، خروجی خاموش خواهد شد. به تفاوت این تایمر با تایمر تأخیر در قطع توجه کنید.

در تایمر پالس، به محض برق‌دار شدن کلید $\large I$ تایمر شروع به شمارش می‌کند. ولی تایمر تأخیر در قطع، فقط نسبت به لبه پایین رونده کلید شستی حساس است و در صورت رها نکردن کلید شستی از سوی اپراتور، فعال نمی‌شود. روند تغییرات ورودی و خروجی در تایمر پالس را می‌توانید در شکل زیر مشاهده کنید.

تایمر تأخیر در قطع توسعه یافته (S_PEXT)

آخرین تایمر PLC که در این مقاله بررسی می‌کنیم، تایمر تأخیر در قطع توسعه یافته نامیده می‌شود. در این تایمر، لبه ورودی از جنس کلید شستی است. با زدن کلید شستی $\large I$ توسط اپراتور (لبه بالا رونده)، خروجی $\large Q$ روشن شده و بلافاصله این تایمر PLC نیز شروع به شمارش می‌کند. اکنون پس از سپری شدن زمان تعریف شده در tv، خروجی غیر فعال می‌شود. اگر قبل از اینکه شمارش این تایمر PLC به پایان برسد، کلید شستی ورودی باز هم از صفر به یک تغییر وضعیت دهد، تایمر مجدداً شمارش را از ابتدا آغاز خواهد کرد. نمودار تغییرات ورودی و خروجی را در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

مثال ۲

سؤال: مداری طراحی کنید که پس از فشردن کلید شستی $\large I_{0.1}$، خروجی $\large Q_{0.1}$ که یک نوار نقاله است، فعال شده و پس از گذشت مدت زمان $\large 4$ ثانیه غیر فعال شود. ضمناً در هر زمان، فشردن کلید شستی $\large I_{0.0}$، خروجی را قطع کند.

پاسخ: این مثال را به دو روش می‌توان پاسخ داد. در روش اول می‌توان از تایمر پالس استفاده کرد. مدار مورد نیاز برای این مثال را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. زمان تعریف شده در tv برابر $\large 4$ ثانیه است. به محض فشردن کلید شستی $\large I_{0.1}$، خروجی $\large Q_{0.1}$ فعال شده و تایمر PLC شروع به شمارش زمان می‌کند. با برق‌دار شدن خروجی $\large Q_{0.1}$، تیغه متناظر آن یعنی $\large q_{0.1}$ تغییر وضعیت داده و بسته می‌شود. حالا با رها کردن کلید شستی $\large I_{0.1}$، خروجی همچنان روشن باقی می‌ماند.

هنگامی که زمان تعریف شده $\large 4$ ثانیه به پایان برسد، خروجی غیرفعال می‌شود. همچنین در هر زمانی می‌توان با فشردن کلید $\large I_{0.0}$ خروجی را متوقف کرد. بدین ترتیب که با فشردن کلید $\large I_{0.0}$، برق به خروجی $\large Q_{0.1}$ نمی‌رسد. با غیرفعال شدن خروجی $\large Q_{0.1}$، تیغه متناظر با آن ($\large q_{0.1}$) نیز تغییر وضعیت داده و باز می‌شود. حال، کلید شستی $\large I_{0.0}$ را رها می‌کنیم. می‌دانیم تیغه‌های $\large I_{0.1}$ و $\large q_{0.1}$ هر دو باز هستند. در نتیجه مدار قطع شده و خروجی غیرفعال باقی می‌ماند.

در روش دوم از تایمر تأخیر در قطع توسعه یافته (S_PEXT) استفاده می‌کنیم. از آنجایی که برای فعال شدن این نوع تایمر PLC فقط به لبه بالا رونده سیگنال ورودی نیاز است، قرار دادن کلید توقف به صورت سری، تأثیری ندارد. در نتیجه فقط از تعریف تایمر S_PEXT استفاده می‌کنیم. به شکل زیر توجه کنید.

مثال 3

سؤال: مداری طراحی کنید که در بخشی از خط تولید یک کارخانه، برای بسته‌بندی محصولات تولیدی، روند زیر اجرا شود.

با زدن کلید شستی شروع (Start)، خروجی که یک نوار نقاله است فعال شده و یک سنسور نوری، تعداد محصولات تولیدی را شمارش کند. به محض اینکه تعداد محصولات شمارش شده به عدد ۱۲ برسد، نوار نقاله به طور اتوماتیک متوقف شده و خروجی دوم که یک جک پنوماتیکی است، به مدت ۵ ثانیه فعال شود. پس از گذشت این زمان، مجدداً نوار نقاله به راه بیافتد و این روند تکرار شود. همچنین در هر وضعیتی با فشردن کلید شستی توقف (Stop)، کل سیستم متوقف شود.

پاسخ: برای حل این مثال، مطابق شکل زیر عمل می‌کنیم. برای بهتر دیده شدن شکل، برخی از پارامترهای مربوط به شمارنده و تایمر PLC نشان داده نشده است.

کلید شستی $\large I_{0.1}$ نقش دکمه استارت را بازی می‌کند. با زدن این کلید، خروجی $\large Q_{0.0}$ فعال ($\large \text{Set}$) شده و فعال باقی می‌ماند. با فعال شدن این خروجی، تیغه‌های متناظر با آن تغییر وضعیت می‌دهند. در نتیجه، تیغه باز $\large q_{0.0}$ در مسیر شماره ۴، بسته می‌شود. اکنون ورودی $\large I_{2.0}$ آماده است تا به شمارنده سیگنال ارسال کند. هر بار که محصول از مقابل سنسور نوری $\large I_{2.0}$ عبور کند، شمارنده یک عدد به مقدار شمارش شده، اضافه می‌کند.

مقدار شمارش شده توسط شمارنده در حافظه $\large MW0$ ذخیره می‌شود. مقدار ذخیره شده در $\large MW0$ به عنوان ورودی در یک مقایسه‌گر (Comparator)، با عدد ۱۲ مقایسه می‌شود. به محض اینکه شمارش به عدد ۱۲ برسد، خروجی مقایسه‌گر، یک می‌شود. اکنون این سیگنال خروجی، به طور همزمان، خروجی $\large Q_{0.0}$ را غیر فعال و تایمر PLC از نوع تأخیر در قطع توسعه یافته را فعال می‌کند.

به محض فعال شدن این تایمر، خروجی $\large Q_{0.1}$ هم برق‌دار می‌شود. با برق‌دار شدن خروجی $\large Q_{0.1}$، تیغه‌های متناظر آن تغییر وضعیت داده و از باز به بسته تغییر می‌کنند. پس از این که مدت زمان ۵ ثانیه سپری شود، خروجی $\large Q_{0.1}$ غیر فعال شده و تیغه‌های متناظر با آن باز می‌شوند. پس از هر دو تیغه، آشکارساز لبه پایین قرار دارد.

در نتیجه به محض باز شدن تیغه‌های $\large Q_{0.1}$ یک پالس خروجی ایجاد می‌شود. یکی از این پالس‌ها در مسیر شماره ۲، خروجی $\large Q_{0.0}$‌ را مجدداً فعال می‌کند و پالس دیگری که در مسیر شماره ۵ ایجاد شده است، مقدار شمارنده را صفر (Reset) می‌کند. همچنین در هر مرحله از فرآیند، زدن کلید شستی $\large I_{0.0}$، نوار نقاله و شمارنده را غیر فعال خواهد کرد.

انواع تایمرها به منظور زمان سنجی و تغییر در مدار فرمان طراحی شده و مدل های بسیار متنوعی دارند. تایمر صنعتی یکی از پرکاربرد ترین تجهیزات مربوط به مدار فرمان در تابلو برق است. همانطور که می دانید  تایمر را می توان از نظر ساختمان و نحوه زمان سنجی به گروه های متفاوتی تقسیم کرد. به عنوان مثال تایمرها می توانند مکانیکی، الکتریکی آنالوگ، الکتریکی دیجیتال و غیره باشند.

هر تایمر می تواند تعداد مختلفی پلاتین فرمان داشته و زمان سنجی را به شکل خاصی انجام دهد. اغلب تایمرها بر اساس روش زمان سنجی نام گذاری می شوند. از این نظر می توان به مهم ترین تایمرهای صنعتی مانند تایمر تاخیر در قطع، تاخیر در وصل، ستاره مثلث، پالس، استارت مجدد، مولتی رنج یا مولتی فانکشن و غیره اشاره کرد. در این مقاله تایمرهای پرکاربرد در تابلو برق را معرفی کرده و در مقالات بعدی نحوه نصب و سیم بندی آن ها را فرا خواهیم گرفت.

ساختمان انواع تایمر

تایمرها از نظر ساختمان متفاوت بوده به همین علت روش زمان سنجی در آن ها نیز متفاوت است. در مدل های قدیمی تایمرها به صورت مکانیکی ساخته شده و استهلاک بالایی داشتند. از این نوع تایمرها می توان به تایمرهای فنری، موتور دار و پنوماتیک اشاره کرد. با توجه به پیشرفت الکترونیک نمونه ی دیگر تایمرها به صورت آنالوگ و دیجیتال ساخته شده که ضمن حذف فطعات مکانیکی دارای دقت بسیار بیشتری هستند.

تایمر پنوماتیک

زمان سنجی در تایمر پنوماتیک بر اساس پر و خالی شدن هوا در یک بالشتک معمولا لاستیکی است. این تایمر فاقد تغذیه بوده و می توان آن را مستقیم روی کنتاکتور نصب کرد. تایمر پنوماتیک دارای یک بخش تنظیمی، یک دکمه تست و چند پلاتین فرمان می باشد. از تایمرهای پنوماتیک اغلب در مدارهای ستاره مثلث استفاده می شده است. در تصویر زیر یک نمونه از این تایمرها را مشاهده می کنید. جهت آشنایی بیشتر با این تایمر و روش نصب آن می توانید مقاله تایمرهای وابسته به کنتاکتور را مطالعه کنید.

تایمر موتور دار

در این مدل از تایمرها یک الکتروموتور وظیفه ی زمان سنجی را بر عهده دارد. محدوده ی زمان سنجی در برخی از این تایمرها ثابت و در برخی قابل تنظیم است. طبق تصویر این تایمرها می توانند دارای چندین خروجی در زمان های مختلف باشند. با وصل تغذیه ی این تایمر معمولا یک الکتروموتور کوچک با گیربکس شروع به کار کرده و یک محور را می چرخاند. با توجه به مدل ممکن است روی این محور چندین میکروسوئیچ با موقعیت های مختلف وجود داشته باشد. تایمرهای موتور دار با اصطلاح Cam Timer نیز شناخته شده و استفاده از آن ها تقریبا منسوخ شده است.

تایمر الکترونیک

تایمرهای الکترونیک نیاز به تغذیه ی داشته و در مدل های آنالوگ و دیجیتال ساخته می شوند. از مزایای این تایمرها می توان به مصرف بسیار پائین، دقت و انعطاف بالا اشاره کرد. تایمرهای تک منظوره اغلب فاقد صفحه نمایش بوده و تنظیمات آن ها توسط پتانسیومتر یا دیپ سوئیچ ها انجام می شود. این تایمرها با عنوان الکترونیک و آنالوگ شناخته می شوند. مدل های پیشرفته تر دارای صفحه نمایش بوده و تنظیمات در آن ها به صورت عددی انجام می شود. این نوع از تایمرها معمولا دیجیتال نامیده می شوند. در مقالات بعدی روش نصب و سیم بندی این تایمرها بیشتر بررسی شده است.

فانکشن انواع تایمر

همانطور که اشاره شد تایمرها از نظر نوع زمان سنجی در مدل های مختلفی ساخته می شوند. رفتار تایمر یا نوع زمان سنجی آن اصطلاحا فانکشن نامیده می شود. از این نظر تایمر می تواند تک منظوره یا مولتی فانکشن باشد. تایمرهای تک منظوره توانایی کار به یک شکل یا یک فانکشن مانند تاخیر در قطع یا تاخیر در وصل داشته باشند. این تایمرها در مدل های پنوماتیک، آنالوگ، دیجیتال و غیره ساخته می شوند. در ادامه تعدادی از مهمترین تایمرهای صنعتی با یک یا دو فانکشن را بررسی می کنیم.

تایمر تاخیر در وصل

برای ایجاد تأخیر در روشن شدن یک وسیله یا تغییر در مدار فرمان می‌توان از انواع تایمر تأخیر در وصل استفاده کرد. تایمر تاخیر در وصل از نظر کنترلی می تواند دو یا سه سیمه باشد. تایمر دو سیمه تنها دو ترمینال برای تغذیه داشته و اغلب با A1 و A2 مشخص می شود. تایمرهای سه سیمه علاوه بر تغذیه دارای یک ترمینال دیگر برای شروع زمان سنجی هستند.

در تایمرهای دو سیمه با وصل تغذیه زمان سنجی انجام شده و پس از رسیدن به مقدار تنظیمی؛ تعدادی پلاتین در مدار فرماتن تغییر وضعیت خواهند داد. رنج زمانی در تایمرهای تاخیر در وصل بسیار متنوع بوده و می تواند از ثانیه تا چند ساعت باشد. در تصویر زیر علامت مداری تایمر تاخیر در قطع دو سیمه را مشاهده می کنید. قابل ذکر است که تایمرهای تاخیر در وصل ساختار این تایمر بررسی شده است.

تایمر تاخیر در قطع

برای ایجاد تأخیر در خاموش شدن یک وسیله یا بخشی از مدار فرمان می‌توان از انواع تایمر تأخیر در قطع استفاده کرد. تایمر تاخیر در قطع در زمان های بالا معمولا به تغذیه جداگانه نیاز داشته و از مدل های سه سیمه محسوب می شود. البته در تایمرهای پنوماتیک تاخیر در قطع اصلا به تغذیه نیازی نبوده و مدار فرمان بسیار ساده تر خواهد شد. در تایمر تاخیر در قطع دو سیمه کافی است ولتاژ تغذیه جهت شروع زمان سنجی قطع شود. رفتار پلاتین فرمان این تایمر دقیقا عکس حالت تاخیر در وصل است.

به عبارت دیگر با وصل تغذیه بخش کنترلی ابتدا پلاتین ها تغییر وضعیت داده و پس از قطع تغذیه یا بخش کنترلی زمان سنجی آغاز می شود. با اتمام زمان سنجی تنظیمی پلاتین ها به حالت اول باز گشته و باعث ایجاد یک وقفه پس از قطع تغذیه خواهند شد. به همین علت به این تایمر مدل تاخیر در قطع گفته می شود. این تایمرها نیز از نظر رنج زمانی، ساختمان و غیره در مدل های بسیار متنوعی ساخته می شوند. در تصویر زیر سمبل تایمر تاخیر در قطع دو سیمه نمایش داده شده است. اطلاعات کامل در خصوص این تایمر را می توانید در مقاله ی تایمر تاخیر در قطع مطالعه کنید.

تایمر تاخیر در وصل و تاخیر در قطع

در صورتی که نیاز به ایجاد وقفه در روشن و خاموش شدن یک وسیله یا مدار فرمان باشد می توان از ترکیب دو تایمر تاخیر در وصل و تاخیر در قطع استفاده کرد. در این روش بوبین ها و پلاتین های فرمان باید به نحوی سیم بندی شود تا وقفه پس از وصل برق و هنگام قطع برق وجود داشته باشد. به منظور کاهش حجم تابلو و سیم بندی می توان تایمر دیگری با عنوان تاخیر در وصل و قطع را انتخاب کرد.

تایمر الکترونیک این مدل اغلب به صورت سه سیمه شامل ترمینال های A1 و A2 جهت تغذیه و یک ترمینال کنترلی مانند B1 می باشد. همانطور که در بخش فانکشن تایمر مشاهده می کنید یک ضربدر و یک مستطیل پر در کنار یکدیگر آورده شده است. این علامت به معنی وجود هردو فانکشن در یک تایمر می باشد. قابل ذکر است که به منظور آشنایی کامل با این تایمر و مشاهده ی ویدئوی مرتبط می توانید مقاله ی تایمر تاخیر در قطع و وصل را مشاهده کنید.

تایمر چپ گرد و راست گرد

برخی از شرکت های سازنده تایمرهای خاصی مانند مدل چپ گرد و راستگرد را تولید می کنند. این تایمر در واقع ترکیبی از مدل های On Delay و Off Delay در یک قاب است. این تایمر دارای پلاتین های مجزا از یکدیگر بوده و می تواند در راه اندازی کنتاکتور راست گرد و چپ گرد استفاده شود. المان های تنظیمی در تایمر چپ گرد و راست گرد از مدل های معمولی بیشتر بوده و می توان در آن ها دو یا سه زمان مختلف را تنظیم کرد. به عبارت ساده تر در این مدل می توان زمان راست گرد، زمان توقف و زمان چپ گرد را به صورت مستقل از یکدیگر تنظیم کرد.

برای درک بهتر مزایای استفاده از تایمر چپ گرد و راست گرد به این مثال توجه کنید. تصور کنید برای ساخت یک دستگاه مخلوط کن به یک الکتروموتور سه فاز با دو جهت گردش نیاز باشد. در این مدار بعد از فشردن شستی استارت، الکتروموتور با یک زمان قابل تنظیم در جهت راست شروع به کار کرده و سپس متوقف شود.

زمان توقف نیز باید قابل تنظیم بوده و بعد از آن الکتروموتور به صورت چپ‌گرد شروع به کار کند. تعویض جهت گردش بین راست و چپ طبق زمان تنظیم شده باید تا فشردن شستی استپ ادامه پیدا کند. مدار قدرت این دستگاه، چپ‌گرد و راست‌گرد بوده اما برای طراحی مدار فرمان آن به چند تایمر و رله‌ فرمان نیاز است؟ برای ساده‌تر کردن این مدار می‌توان از یک رله‌ فرمان و یک تایمر چپ‌گرد و راست‌گرد استفاده کرد.

تایمر ستاره مثلث

به منظور افزایش ایمنی در مدارهای ستاره مثلث از تایمرهای خاصی استفاده می شود. این تایمرها اغلب دارای دو پلاتین فرمان مجزا برای کنتاکتورهای ستاره و مثلث هستند. در تایمر ستاره مثلث یک وقفه زمانی بین خروجی ها وجود دارد. وقفه ی زمانی جهت اطمینان از خاموش شدن کنتاکتور ستاره و در ادامه سوئیچ کنتاکتور مثلث است. وقفه زمانی در جابجایی مدار ستاره مثلث در برخی از تایمرها ثابت و در برخی قابل تنظیم است. اطلاعات بیشتر در خصوص این تایمر را می توانید در مقاله انواع تایمر ستاره مثلث مطالعه کنید. قابل ذکر است که با توجه به مدل تایمر ستاره مثلث ممکن است فانکشن آن به شکل های مختلفی نمایش داده شود.

تایمر استارت مجدد یا Impulse

تایمر استارت مجدد یا Impulse یا Interval تنها برای تولید یک پالس استفاده شده و از نظر وضعیت پلاتین خروجی در لحظه‌ی شروع به کار در سه مدل استارت با وصل، استارت با قطع و یا انتخابی ساخته می‌شود. تایمرهای استارت مجدد از نظر قابلیت تنظیم زمان تأخیر، زمان پالس، انتخاب حالت‌های کاری، روش کنترل و غیره در مدل‌های متنوعی ساخته شده و معمولا برای راه اندازی مدارها پس از قطع و وصل منبع تغذیه استفاده می شوند.

تصور کنید یک الکتروموتور با مدار کنتاکتوری تک ضرب یا ستاره مثلث باید دائم در حال کار باشد. همانطور که می دانید این مدار با قطع برق خاموش شده و بعد از وصل برق نیاز به استارت مجدد دارد. در صورتی که بخواهیم مدار به صورت خودکار راه اندازی شده و به حضور کسی نیاز نباشد، می‌توانیم از تایمر استارت مجدد استفاده کنیم. رفتار این تایمر دقیقا مانند فشردن شستی استارت برای مدت کوتاه بوده و در اغلب تابلو برق های چاه کشاورزی دیده می شود. این تایمرها برای غیرفعال کردن خروجی دارای کلید یا فرمان‌های خاصی بوده و بسیار منعطف هستند. در تصویر زیر نماد تایمرهای استارت مجدد را مشاهده می کنید. گزینه ی (a) استارت یا پالس با وصل، (b) استارت با قطع و (c) پالس به صورت انتخابی است.

این تایمرها نیز در مدل دو و سه سیمه ساخته می شوند. در تایمرهای دو سیمه با وصل منبع تغذیه خروجی آن‌ها بلافاصله فعال شده و زمان گیری آغاز می‌شود. پس از پایان زمان گیری پلاتین به وضعیت اول برگشته و تا زمانی که منبع تغذیه وصل باشد، هیچ تغییری نخواهد کرد. در نوع سه سیمه منبع تغذیه به صورت دائم وصل بوده و با قطع پلاتین کنترل یک پالس با زمان مشخص صادر می‌شود.

در تصویر زیر و گزینه‌ی (a) دیاگرام الکتریکی تایمر استارت مجدد دو سیمه و در گزینه‌ی (b) دیاگرام تایمر سه سیمه و در گزینه‌ی (c) نمودار کاری استارت با وصل یا دو سیمه را مشاهده می‌کنید. همانطور که در نمودار مشاهده می کنید با وصل تغذیه تنها یک پالس در خروجی ظاهر می شود. به منظور استفاده از این تایمر جهت استارت مدارهای کنتاکتوری کافی است که پلاتین باز آن را با شستی استارت موازی کنیم.

مطالبی که در حال مطالعه ی آن هستید به صورت تصویری در دوره تجهیزات کنترل و فرمان آموزش داده شده است. در این دوره تصویری با انواع شستی ها، جوی استیک، برج سیگنال، سمافور، میکرو سوئیچ، کاربرد و مشخصات سنسورها، سنسور مغناطیسی، سنسور القایی، سنسور خازنی، سنسور نوری، انواع تایمر، ساعت مکانیکی، ساعت دیجیتال، کانتر، فلوتر آشنا شده و نحوه سیم بندی آن ها را فرا می گیریم. جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص این دوره می توانید روی عبارت تجهیزات کنترل و فرمان کلیک کنید.

تایمر  پالس یا Pulse Former

تایمر پالس یا One Shot یکی از مدل های سه سیمه است. در این تایمر با شرط وصل بودن منبع تغذیه می توان با یک قطع و وصل در پلاتین کنترل زمان سنجی را آغاز کرد. تفاوت این تایمر با تایمر استارت مجدد تداوم در پلاتین کنترل بوده و نماد آن در تصویر زیر نمایش داده شده است.

در تصویر زیر مقایسه‌ی نمودار کاری تایمرهای استارت مجدد و پالس را مشاهده می کنید. گزینه ی (a) نمودار کاری تایمر استارت مجدد، (b) نمودار کاری تایمر پالس بدون قابلیت تمدید زمان و (c) نمودار کاری تایمر پالس با قابلیت تمدید زمان سنجی با قطع و وصل ترمینال کنترل را نمایش می دهد.

طبق گزینه‌ی (a) در تایمر استارت مجدد اگر منبع تغذیه یا پلاتین کنترل قبل از اتمام زمان گیری قطع شود، پلاتین خروجی به حالت اول خود بازخواهد گشت اما در تایمر پالس این‌طور نیست. طبق گزینه‌های (b) و (c) در تایمر پالس تفاوتی نمی‌کند که پایه‌ی کنترل تنها یک پالس صادر کرده و یا دائم وصل بماند. این تایمر با دریافت سیگنال فرمان یک پالس با زمان تنظیم شده را در خروجی خود اعمال می‌کند.

انواع تایمر پالس از نظر تمدید زمان سنجی به دو گروه تقسیم می‌شود. در گروه اول و طبق گزینه‌ی (b) در تصویر زیر با صدور فرمان، زمان سنجی آغاز شده و قطع و وصل ترمینال کنترل تا اتمام زمان تغییری در خروجی ایجاد نمی‌کند. در مدل دوم با صدور فرمان، زمان سنجی آغاز شده ولی با قطع و وصل آن زمان تمدید شده و مجدد محاسبه می‌شود. نمودار کاری این نوع تایمر در گزینه‌ی (c) نمایش داده شده است.

تایمر پالس قابل کنترل یا Pulse Generator

این تایمر برای تولید دو پالس با زمان مختلف با خروجی‌های استارت با وصل و استارت با قطع ساخته شده است. تایمر Pulse Generatorو دارای سه ترمینال شامل دو ترمینال تغذیه و یک ترمینال کنترل می‌باشد. نوع خروجی این تایمر توسط مدار فرمان قابل تغییر بوده و می‌تواند جایگزین دو تایمر با حالت‌های کاری مختلف شود. نماد تایمر پالس قابل کنترل را می‌توانید در تصویر زیر مشاهده کنید.

در تصویر زیر نمودار کاری تایمر پالس قابل کنترل را مشاهده می کنید. طبق گزینه‌ی (a) در صورتی که پلاتین کنترل وصل بوده و سپس تغذیه‌ی تایمر وصل شود، زمان گیری با حالت قطع شروع شده و بعد از سپری شدن زمان اول، پلاتین خروجی تغییر خواهد کرد. بعد از تغییر پلاتین حالت زمان گیری دوم آغاز شده و با پایان آن پلاتین مجدد به حالت اول یا خاموش برمی‌گردد. قابل ذکر است که زمان اول و دوم در تایمر به صورت جداگانه قابل تنظیم هستند.

در صورتی که پلاتین کنترل قطع بوده و تغذیه‌ی تایمر وصل شود، نمودار گزینه‌ی (b) در تصویر ایجاد خواهد شد. در این حالت پلاتین خروجی بلافاصله تغییر کرده و زمان سنجی اول آغاز می‌شود. بعد از پایان زمان اول، پلاتین به حالت اول خاموش برگشته و زمان سنجی دوم آغاز خواهد شد. با پایان زمان سنجی دوم، پلاتین به حالت وصل برگشته و به این صورت باقی می ماند. در نظر داشته باشید برای تغییر حالت‌های این تایمر باید تغذیه قطع و با حالت‌های مختلف ترمینال کنترل مجدد وصل شود.

تایمر تکرار کننده یا Flasher

برای روشن و خاموش کردن مداوم یک وسیله یا بخشی از مدار می‌توان از تایمرهای فلاشر Flasher یا تکرار کننده Repeat Cycle استفاده کرد. این تایمر معمولا به صورت دو سیمه بوده و از نظر وضعیت پلاتین خروجی در لحظه‌ی وصل منبع تغذیه در سه مدل استارت با وصل، استارت با قطع و یا انتخابی ساخته می‌شود. تایمرهای فلاشر از نظر قابلیت تنظیم زمان وصل و زمان قطع در انواع متنوعی ساخته می‌شوند.

در مدل‌های معمولی زمان وصل و قطع برابر بوده ولی در مدل‌های پیشرفته‌تر می‌توان زمان وصل و قطع بودن را به صورت جداگانه تنظیم کرد. نماد این تایمر با توجه به حالت‌های کاری ممکن است به شکل‌های مختلف نمایش داده شود. به عنوان مثال در تصویر زیر و گزینه‌ی (a) نماد تایمر فلاشر با شروع وصل، (b) با شروع قطع و (c) به صورت قابل انتخاب را مشاهده می‌کنید.

در تصویر زیر و گزینه‌ی (a) دیاگرام الکتریکی تایمر فلاشر یا تکرار کننده و در گزینه‌ی (b) نمودار کاری استارت با وصل و در گزینه‌ی (c) نمودار کاری استارت با قطع را مشاهده می‌کنید. طبق تصویر تنها تفاوت تایمر استارت با وصل و استارت با قطع، وضعیت پلاتین فرمان در لحظه‌ی وصل منبع تغذیه است. در نمودار (b) با وصل تغذیه پلاتین نیز وصل شده و سپس زمان گیری و قطع و وصل آغاز می‌شود. در نمودار (c) با وصل تغذیه ابتدا زمان گیری شروع شده و بعد از آن پلاتین قطع و وصل می‌شود.

تایمر مولتی رنج

مدل پیشرفته تری از انواع تایمر با عنوان مولتی رنج یا مولتی فانکشن شناخته می شود. این تایمر دارای قسمت های تنظیمی متعددی بوده و ضمن تغییر دامنه زمان سنجی می توان فانکشن آن را نیز انتخاب کرد. تایمرهای مولتی فانکشن در مدل های دیجیتال و آنالوگ ساخته شده و قیمت بالاتری در مقایسه با تایمرهای معمولی دارند.

از تایمرهای مولتی رنج در مواردی استفاده می شود که نیاز به تغییرات زیادی بوده و یا تایمر های معمولی در آن محدوده وجود نداشته باشند. به عنوان مثال در یک تایمر مولتی رنج می توان دامنه ی زمان سنجی را از زیر یک ثانیه تا چند ده ساعت تنظیم کرد. در تصویر زیر یک نمونه از تایمرهای مولتی رنج و آنالوگ اشنایدر را مشاهده می کنید.

تایمر چیست؟

تایمر وسیله ای است که وظیفه کنترل زمان را در یک پروسه برعهده دارد که این کنترل زمان می تواند به روش های مختلف صورت گیرد که عبارت اند از:

• کنترل زمان شروع و پایان یک عملکرد
• کنترل مدت زمان انجام یک عملکرد
• ایجاد تاخیر در شروع یک عملکرد
• محاسبه زمان کارکرد یه وسیله

انواع تایمر

تایمرها بر اساس نوع عملکردشان دارای مدهای مختلف کاری می باشند که می توان این مدهای عملکردی را به چهار دسته تقسیم کرد: 

تایمرهای آنالوگ:

معمولا وقتی  که سپری شده است را نمایش نمی‌دهند، اما از طریق یک اندیکاتور (هشدار دهنده) وضعیت تایمر را (تایمر در حال شمردن زمان است یا اینکه تایمر عمل کرده است) را معین می نماید.

تایمرهای دیجیتال:

زمان در حال سپری شدن را نمایش داده و همچنین زمان پیش فرضی که برای Timer تنظیم شده است را نمایش می ‌دهند.در این تایمرها می‌ توانید تغییرات زمان را مشاهده کنید که این کار با تایمرهای آنالوگ امکان پذیر نمی‌باشد.

– مد تأخیر در وصل (Power On Delay): پس از اتصال فرمان ورودی، تایمر با توجه به زمان تعیین شده سیگنال خروجی را اعمال می کند.

– مد تأخیر در قطع (Power Off Delay): بعد از قطع فرمان ورودی، خروجی با یک تأخیر زمانی قطع می شود.

– مد Flicker یا چشمک زن : بعد از وصل فرمان ورودی، خروجی متناوباً به مدت زمان معیّن قطع و وصل می گردد.

– مد Interval : بعد از وصل فرمان ورودی، خروجی تایمر به مدت زمان معیّنی وصل بودهو بعد از این زمان قطع می شود.

خروجی تایمرها عموماً به شکل  رله می باشند. انواع تایمرها عبارت است از: تایمر آنالوگ، تایمر دیجیتال، تایمر روزانه، هفتگی یا سالانه، تایمر ستاره مثلث و.. . می باشد.

عملکرد تایمر صنعتی

یکی از قطعات پر کاربرد در اتوماسیون های صنعتی، تایمر صنعتی می باشد. تایمرهای صنعتی سیگنالی را از ورودی دریافت و با توجه به تنظیمات زمانی که روی آن صورت گرفته ، سیگنال مورد نظر را به خروجی می فرستد.از تایمر صنعتی در جهت اندازه گیری فواصل زمانی خاص بهره برداری می گردد ولی  در اصطلاح مهندسی برق ، از تایمرها معمولا به عنوان شمارنده نیز یاد می گردد.

تایمر یک جزء  which است که به طور گسترده در سیستم های مختلف جاسازی شده مانند تابلو برق  کاربرد دارد . از آن‌ها برای ثبت زمان وقایع مختلف در سیستم های جاسازی شده مصرف می شود. تایمر یک شمارنده باینری ساده تر بوده که به علت نیاز به شمارش پالس های موجود در سیستم، در مدار یا سیستم پیکربندی می گردد. مقدار تایمر صنعتی به محض رسیدن به حداکثر مقدار خود به خود صفر می شود. زمانی که به حداکثر مقدار تایمر رسید ، وقفه ای با پرچم سرریز به وجود می آید.

کاربرد تایمر صنعتی در تابلو برق

 کاربرد تایمر صنعتی ، اندازه گیری زمان سپری شده یا وقایع خارجی می باشد که  برای یک بازه زمانی خاص کاربرد دارد. آن ها برای حفظ عملکرد سیستم جاسازی شده همزمان با ساعت کاربرد دارد. ساعت می تواند یک ساعت خارجی یا ساعت سیستم باشد. تایمرهای صنعتی برای کاربردهای مختلف در مدارها یا سیستم های جاسازی شده مانند تولید نرخ باود ، اندازه گیری تأخیرهای تولید زمان و موارد دیگر کاربرد دارند.

روش های تکرار حلقه بسیار دشوار می باشند و می توانند حلقه های موجود در سیستم را برای طیف خاصی از دوره ها تکرار نمایند. برای تکرار حلقه ها کاملاً و به طور سیستماتیک از تایمر صنعتی / شمارنده  کاربرد دارند. زمان سنج بودن برنامه به جای روش های مختلف برنامه نویسی برای تکرارهای حلقه ، بسیار آسان می باشد. تایمر صنعتی چرخه های ساعت محیطی را شمارش می کند یا می تواند چرخه های ساعت ارائه شده از خارج را بشمارد. پالس های ساعت نیز می توانند با کمک تایمرهایی تولید شوند که به آن نرخ Baud از ارتباط سریال نیز می گویند.

انواع تایمر در برق صنعتی:

 انواع تایمرهای متداول در برق صنعتی به این صورت می باشد.

تایمر چپ‌گرد – راست‌گرد: در راه‌اندازی موتورها  این نوع تایمر ها کاربرد دارد. این تایمر از دو رله خروجی برخوردار می باشد که با بهره مندی از آن می توان  یک کنترل خودکار روی حرکت چپ و راست موتور ایجاد کرد. با فعال شدن تایمر، موتور در مدت ‌زمان مشخصی در یک‌ جهت فعالیت می نماید.

تایمر استارت مجدد: این تایمر به‌عنوان محافظ کاربرد دارد  و به‌ شکل ترکیبی در مد تأخیر در وصل ( مانند محافظ یخچال) و مد وقفه فعالیت دارد . تایمر استارت مجدد بعد از طی کردن زمان تنظیم ‌شده ، متصل می گردد و تنها به مدت اندک ( چند ثانیه) فعال خواهد بود و غیرفعال می شودبنابر این می بایست  خروجی تایمر به مدار خود نگهدار تابلو متصل  گردد.

تایمر ستاره مثلث: برای راه‌اندازی موتورها و تبدیل حالت ستاره به مثلث از تایمر ستاره -مثلث بهره برداری می گردد.

ساعت نجومی: از ساعت نجومی در جهت زیر نظر داشتن روشنایی سالن‌ ها و معابر  بهره برداری می گردد.  این تایمر به شکل خودکار زمان طلوع و غروب خورشید را در حافظه خود داشته و بدون چشمی و خطای ناشی از مواردی نظیر ابری بودن هوا، به شکل  دقیق روشنایی محل را با توجه به زمان طلوع و غروب خورشید کنترل می نماید.

تایمرهای همه ‌کاره: برای حالت‌های دیگری که به شکل عمومی بوده و تایمرهای تخصصی بالا جوابگوی کار نیست، می ‌توان از این تایمرها بهره مند شد.

·  تایمر بی متال یا حرارتی

این نوع تایمر با استفاده از خاصیت بی متال فعالیت دارد . وقتی جریان از بی متال عبور می کند گرم می گردد و در اثر تغییر شکل، عمل کرده، مدار را قطع یا وصل می کند. دقت این نوع تایمر زیاد نیست و آب و هوای محیط بر روی آن اثر می گذارد.

·  تایمر پنوماتیکی

در این تایمر از خاصیت ذخیره سازی و فشردگی هوا بهره برداری می گردد. کار این زمان سنج شبیه تایمر موتوری است با این تفاوت که زمان سنج موتوری پس از تنظیم و وصل بوبین آن به ولتاژ شروع به کار می کند، ولی زمان سنج پنوماتیکی پس از قطع بوبین آن از ولتاژ شروع به کار می کند.

تایمرها داخلی PLC

در پروسه های کوچک می ­توان از یک تایمر با یک عملکرد خاص یا چند عملکرد خاص مصرف نمود ولی چنانچه لازم باشد که از   تعداد تایمرهای بیشتری  استفاده شود  ،استفاده از PLCها مقرون به صرفه تر خواهد بود.

کارکرد تایمرهای تاخیر در قطع

این نوع تایمرها با قطع برق، عمل می کنند. همانطور که در قسمت پیش اشاره کردیم، تایمرهای ON DELAY، با اعمال ولتاژ عمل می کنند، ولی برخی از مدارها با توجه به کارایی، به تایمرهای تاخیر در قطع ( OFF DELAY) نیاز پیدا می کنند، زیرا باید با قطع شدن برق یک وسیله و یا یک سیستم، تحریک شوند. البته توجه داشته باشید که این مسئله، به این معنی نیست که برق بوبین A1 , A2 را قطع کنیم، زیرا در این حالت تایمر کار نمی کند، بلکه از پایه ترمینال دیگری که معمولا با حرف B1 مشخص می شود و روی تایمر قرار دارد، استفاده می شود.

چگونه تایمری مناسب تر است؟

مطمئنا جواب این سوال بسته به نوع نیاز افراد می باشد. هر یک از مدل های تایمر مزایا و معایبی دارند که با توجه به موقعیت باید انتخاب شوند. موارد کلی که هنگام خرید باید به آن دقت داشت:

• محل استفاده از تایمر
• ولتاژ تغذیه مورد استفاده تایمر
• جریان مجاز کنتاکت های خروجی تایمر
• مد کاری از لحاظ تأخیر در قطع یا تأخیر در وصل و نوع کار کرد آن
• نوع اتصال و نصب در تابلو
• ابعاد مورد نظر برای تایمر
• محدوده زمانی مورد نیاز برای پوشش تایمر
• نیاز به قابلیت تکرارپذیری