کاربرد هیدرولیک و پنوماتیک در صنعت اتوماسیون و PLC

امروزه استفاده از سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک در صنایع مختلف به دلیل سرعت بالا و عملکرد بهتر نسبت به سیستم های مکانیکی گسترش یافته است. از نمونه های سیستم هیدرولیک و پنوماتیک می توان به جک هیدرولیک و پنوماتیک، پمپ هیدرولیک دنده ای و پیستونی و پمپ پنوماتیک برای تبدیل انرژی به نیروی مکانیکی اشاره کرد. در این مقاله ضمن تعریف هیدرولیک و پنوماتیک و بررسی مزایا و معایب هر دو، به بررسی کاربرد هیدرولیک و پنوماتیک در صنعت اتوماسیون و PLC پرداخته شده است.

هیدرولیک چیست؟

کلمه هیدرولیک برگرفته از کلمه یونانی هیدرو به معنای جریان حرکات سیال گرفته شده است. سیال به عنوان ماده ای که شکل خود را بسته به ظرف تغییر داده و قابلیت جاری شدن در یک منطقه وسیع دارد تعریف می شود. مایعات، گاز ها، پلاسما و حتی جامدات پلاستیکی به صورت محدود جز سیالات شناخته شده اند. آب به عنوان سیالی برای تبدیل انرژی هیدرولیک به انرژی مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرد. در قرن های گذشته مفهوم هیدرولیک فقط به آب محدود بود. اما در حال حاضر با توجه به اهمیت هیدرولیک دامنه گسترده ای از پایه های مایع به ویژه روغن را شامل می شود. امروزه از روغن به دلیل عدم خاصیت خورندگی و زنگ زدگی به عنوان انرژی انتقال حرکت در صنعت و در سیستم های هیدرولیک استفاده می شود. به طور کلی در سیستم های هیدرولیک از انرژی و فشار وارد شده به روغن برای حرکت استفاده شده و به عنوان عامل اصلی سیستم هیدرولیک شناخته می شود.

سیستم های هیدرولیک پر کاربرد شامل بالابر های کمپرسی، تفنگ های آبی، لیفتراک ها و جرثقیل ها می باشند.

کاربرد هیدرولیک در صنعت اتوماسیون و PLC

سیستم های هیدرولیک به طور عمده در مواردی که نیاز به قدرت بالا و کنترل دقیق سرعت می باشد مانند جک ها، ترمز و فرمان هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور کنترل کاربرد های صنعتی از سیستم های هیدرولیک به دلیل دقت و سرعت بالا استفاده می شود. از نمونه های هیدرولیک صنعتی می توان به کارخانه های فولاد سازی، استخراج فلزات، صنایع کاغذ، ماشین آلات مربوط به پلاستیک سازی و صنعت نساجی و غیره اشاره کرد.

یکی از نمونه های هیدرولیک در اتوماسیون صنعتی مربوط به هیدرولیک های متحرک می باشد که کنترل آن ها به صورت دستی انجام می گیرد. از نمونه های هیدرولیک متحرک می توان به تجهیزات جا به جایی مانند جرثقیل، بیل مکانیکی، تراکتور ها، حفاری تونل و سیستم های آبیاری اشاره کرد.

استفاده از هیدرولیک در صنعت خودرو به منظور طراحی و تولید فرمان برقی، کمک فنر، ترمز هیدرولیکی کاربرد دارد و برای بالا بردن وسایل نقلیه هنگام سرویس و تعمیر آن ها از بالابر های دو پستی و چهار پستی از مکانیزم هیدرولیکی استفاده می کنند.

از دیگر کاربرد های هیدرولیک در اتوماسیون می توان به تنظیم بال ها، کنترل فرآیند باز و بسته شدن درب ها، ترمز و فرمان هیدرولیکی در علم هوا و فضا و ساخت هواپیما ها اشاره کرد. ثابت نگه داشتن و کنترل کشتی ها به وسیله پمپ، جک، چرخ دنده های فرمان، درام های پهلوگیری و سیستم های تعمیر و نگهداری موتور خانه از کاربرد های دریایی سیستم های هیدرولیک می باشد.

مزایای سیستم هیدرولیک

مزایای استفاده از سیستم هیدرولیک عبارتند از:

• نصب و نگهداری آسان و ایمن از سیستم های هیدرولیکی به دلیل وجود اجزای کم
• سرعت و توان بالای سیستم های هیدرولیک
• قدرت و استحکام بالا
• تبدیل حرکت چرخشی به خطی و معکوس آن
• استارت سریع هنگام بارگیری و تغییر جهت حرکت زیر بار
• عمر طولانی اجزای سیستم هیدرولیکی به دلیل روغن کاری
• امکان استفاده از سیستم های هیدرولیک در اتوماسیون صنعتی
• کنترل آسان سیستم های هیدرولیکی به وسیله اهرم های ساده و کلید های فشاری

معایب سیستم هیدرولیک

سیستم های هیدرولیکی با داشتن مزایای گسترده در صنایع مختلف پر کاربرد می باشد. اما وجود معایب زیر استفاده از آن را در برخی صنایع تحت تاثیر قرار داده است. از معایب سیستم های هیدرولیک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• آلوده کردن محیط زیست
• نشتی روغن و وقوع حوادث خطرناک مانند آتش سوزی
• وجود خطرات احتمالی در صورت رعایت نکردن استاندارد ها
• آسیب دیدن فرد در صورت ریختن روغن
• تاثیر پذیری سیستم های هیدرولیک از کیفیت و دما
• حساس بودن سیستم های هیدرولیکی به آلاینده ها و گرد و غبار

پنوماتیک چیست؟

ریشه کلمه پنوماتیک از کلمه پنیوما که در زبان یونانی به معنی تنفس باد است برگرفته شده است. پنوماتیک یکی از انواع انرژی است که در مورد هوا و حرکات هوایی می باشد. امروزه پنوماتیک به دلیل تمیزی و ارزان بودن و هم چنین پایین بودن ریسک استفاده از آن، در بین صنعتگران بسیار محبوب می باشد به طوری که کارخانه ها و مراکز صنعتی محدودی از پنوماتیک استفاده نمی کنند.

پنوماتیک در واقع شاخه ای از علم فیزیک بوده که به بررسی گاز ها و خاصیت مکانیکی آن ها می پردازد. گاز های مورد استفاده در سیستم های پنوماتیک شامل هوای فشرده و نیتروژن می باشد. هوای فشرده که از ترکیب گاز های موجود در جو می باشد، به دلیل دسترسی دائمی به هوا و آسان بودن فرآیند تراکم سازی آن نسبت به نیتروژن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

منفجر کردن یک بالون در کودکی و آزاد کردن هوای موجود در آن منجر به آزاد شدن انرژی جنبشی بالون و در نتیجه حرکت بالون از نمونه های ساده سیستم های پنوماتیک می باشد. از نمونه های پنوماتیک می توان به ابزار مورد استفاده در مکانیکی خودرو به منظور برداشتن لاستیک ها و هم چنین عیب یابی و تعمیر موتور ها اشاره کرد. در تجهیزات پزشکی از سیستم های پنوماتیک به منظور ثابت نگه داشتن جریان هوا در زمان ورود و خروج ابزار پزشکی، از دریچه های مناسب پنوماتیک استفاده می شود.

کاربرد پنوماتیک در صنعت اتوماسیون و PLC

از سیستم های پنوماتیک در صنعت خودرو به منظور جداسازی لاستیک خودرو، رنگ آمیزی خودرو، قرار دادن هوای فشرده در لاستیک ها، باز و بسته شدن در های خودرو و هم چنین در وسایل نقلیه برای کنترل ترمز های بادی استفاده می شود. از کاربرد های پنوماتیک در صنعت اتوماسیون و PLC می توان به جا به جا کردن مواد، بسته بندی و حمل و نقل کالا به وسیله فشار دادن دکمه و حرکت سیلندر به سمت قفسه اشاره کرد.

مزایای سیستم پنوماتیک

سیستم های پنوماتیک به صورت گسترده و وسیع در کارخانه ها و مراکز صنعتی استفاده می شود. مزایای استفاده از سیستم پنوماتیک در زیر آورده شده است:

• دسترسی کامل به عامل حرکت سیستم پنوماتیک یعنی هوا
• درجه خلوص و پاکی سیستم های پنوماتیک به دلیل استفاده از گاز و هوا
• شکل پذیری راحت هوای فشرده در مخازن تحت فشار و لوله ها
• حساس نبودن به تغییرات دما
• اقدام سیستم پنوماتیک در جهت کنترل سرعت نیرو و تغییر جهت به کمک شیر برقی پنوماتیک
• غیر اشتعال زا بودن و عدم ایجاد جرقه
• ایمنی بالا سیستم های پنوماتیک
• سرعت بالا حتی در حال اجرا
• قیمت پایین تجهیزات و اتصالات سیستم پنوماتیک
• نصب و عملکرد آسان
• عیب یابی و نگهداری ساده از سیستم های پنوماتیک
• امکان کنترل از راه دور

معایب سیستم پنوماتیک

از معایب سیستم پنوماتیک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ظرفیت محدود سیستم پنوماتیک و فشار تولیدی تا حد 10 بار
• حجم گسترده تجهیزات سیستم پنوماتیک هنگام کار در فشار بالا
• کنترل، مراقبت و متراکم سازی هوا
• نداشتن دقت و کنترل بالا در حرکت، سرعت و فشار به دلیل کشش اتمسفر