بحث عن انظمة المراقبة والتحكم

إن التطور التكنولوجي السريع والذي يرافقه تغيير في جميع أوجه الحياة وخصوصًا السياسية والإجتماعية والأمنية والإقتصادية، هو أحد أسباب إنتشار أجهزة المراقبة ومنافذ السماح لإجتياز أماكن محددة لتلافي، أي أعمال إرهابية أو تخريبية ، أنظمة المراقبة متعددة الأنواع و في المقال التالي تعرفوا معنا على بحث عن انظمة المراقبة والتحكم .

بحث عن انظمة المراقبة والتحكم

تعرف أنظمة التحكم على أنها مجموعة من الأنظمة الكهربائية والميكانيكية التي تعمل على تنظيم عمل الأجهزة الأخرى، و تقوم بالوصول للقيمة المطلوبة من مخرجات النظام الحقيقية عن طريق التحكم بهذه المخرجات ومقارنتها بالمدخلات أو المخرجات المتوقعة وتتكون أنظمة التحكم بشكل أساسي من خمس مكونات أساسية: المدخلات والمخرجات والمستشعرات والمتحكمات والمحركات.

الية عمل أنظمة التحكم ويقوم نظام التحكم بتنظيم عمل الأجهزة عن طريق إصدار الأوامر أو توجيه سلوكها من خلال إرسال الإشارات الكهربائية إلى المحركات الموجودة في النظام ، مثل المواتير والصمامات وغيرها، ويتم مراقبة وصول النظام إلى القيم المرغوبة والموضوعة مسبقًا عن طريقة المستشعرات الموجودة في النظام.

يمكن تشغيل نظام التحكم بالكهرباء أو بالوسائل الميكانيكية أو بضغط المائع (سائل أو غاز) أو بمجموعة من الوسائل، يعمل نظام التحكم ذلك من خلال حلقات التحكم، وهي عملية مصممة للحفاظ على متغير العملية عند نقطة التحديد المطلوبة، بمعنى آخر، يمكن تبسيط تعريف نظام التحكم كنظام يتحكم في الأنظمة الأخرى.

ومن الأمثلة على أنظمة التحكم الموجودة في أجهزة التكييف، إذ يقوم مستشعر الحرارة بقياس درجة الحرارة بشكل مستمر، فإذا كانت الحرارة التي تم قياسها لا تتطابق مع درجة الحرارة التي حددها المستخدم فإن المستشعر يستمر بإرسال إشارات كهربائية للمتحكم والذي بدوره يقوم بإرسال إشارة كهربائية للمحرك (وهو بهذه الحالة مضخة الهواء) لتستمر برفع أو خفض درجة الحرارة، ويستمر المستشعر بقياس دراجات الحرارة حتى يصل الهواء لدرجة الحرارة المطلوبة وفور الوصول لذلك، تتوقف العملية، ثم تعاد الكرة عند تغيرها من جديد .

تطور أنظمة التحكم لعبت أنظمة التحكم دورًا رئيسيًا في تطوير التكنولوجيا الحديثة والحضارة وتقدمها، فمثلًا، المكيفات في المنازل وأماكن العمل ونظام التحكم في الحياة اليومية كالثلاجة وخزان مرحاض للحمام ومكواة أوتوماتيكية والعديد من العمليات داخل السيارات.

كما تظهر أنظمة التحكم في البيئات الصناعية في مراقبة جودة المنتجات، وأنظمة الأسلحة، وأنظمة النقل، وأنظمة الطاقة، والفضاء، وتنطبق مبادئ نظرية التحكم على كل من المجال الهندسي وغير الهندسي.

طور نظام التحكم ليصبح هناك نظام الأتمتة، وهنالك نوعان أساسيان من أنظمة التحكم وهما: نظام التغذية إلى الأمام ونظام ردود الفعل ولكل منها أصوله التاريخية، كما يعد النظام المستخدم للتحكم في الموضع والسرعة والتسارع ودرجة الحرارة والضغط والجهد والتيار وما إلى ذلك أمثلة على أنظمة التحكم.

تعريف التحكم الآلي

تعريف التحكم الآلي :

• عرف مصطلح التحكم الآلي منذ أواخر القرن التاسع عشر،وكان القصد منه إيجاد حلول لمشاكل التحكم البشري في الآلات والماكيناتعلى النحو الذي وضع أسسه عدد من المهتمين في هذا المجال ومنهم جورج ماكسويل (1868). ولم يحتل التحكم الآلي مكانته بأنه فرع مستقل من فروع الهندسة إلا في أوائل الثلاثينات من القرن العشرين .
• التحكم الآلي هو مجموعة من الأجهزة والأنظمة التي تعمل على تحكم وتنظيم العمليات والأنظمة التقنية بدون تدخل بشري مباشر. هذا يمكن أن يكون بهدف الحفاظ على القيم المطلوبة لبعض المؤشرات التقنية (مثل الضغط، السرعة، الحرارة وغيرها), أو للتأكد من أن كل الأجزاء في النظام تعمل معا في تناغم وفقًا للجدول الزمني المطلوب.
• تتمثل بعض الأمثلة على التحكم الآلي في أنظمة التحكم في الرحلات الجوية، الروبوتات الصناعية، أنظمة التحكم في المركبات، وأنظمة التحكم في الإنتاج.

مكونات نظام التحكم الآلي

تختلف مكونات أنظمة التحكم الآلي باختلاف أهداف ومتطلبات النظام، ولكن عموماً، تتضمن المكونات الأساسية التالية :

• المحركات: هي الأجهزة المستخدمة لتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ، ويمكن استخدام المحركات الكهربائية أو الهيدروليكية أو الهوائية أو الحرارية.
• المستشعرات: هي عبارة عن أجهزة تستخدم لقياس الحرارة أو الضغط أو التدفق أو الإشارة الضوئية وغيرها من المتغيرات الأساسية التي تستخدم لرصد حالة المجهز الذي يتم التحكم به.
• وحدات التحكم التنفيذية : تستخدم هذه الوحدات لقراءة البيانات الرقمية من الوحدة المركزية وتحويلها إلى إشارات الية ترسل إلى المحركات.
• وحدات التحكم البرمجية: وهي مهمة لإعداد البرامج المستخدمة في الوحدة المركزية، وتهتم هذه الوحدات بإنشاء البرامج المخصصة للأنظمة المعينة وكذلك إدارة وحدات تخزين البيانات.
• الوحدة المركزية للتحكم: وهي عبارة عن جهاز حاسوبي صغير يستخدم لتحليل الإشارات المراد التحكم بها، وتقوم مهمة الوحدة المركزية بتحليل البيانات من المستشعرات واتخاذ القرارات اللازمة وإرسال إشارات التحكم إلى المحركات.

قد يهمك :

• انواع كاميرات المراقبة
• مهارات مسؤول الموارد البشرية
• الوصف الوظيفي لرئيس قسم الصيانة
• تقسيط راوتر we
• الوصف الوظيفي لتقنية المعلومات
• الدليل الشامل لتعلم قواعد البيانات
• ما هي البرامج المستخدمة في البرمجة

أنواع أنظمة التحكم

يوجد نوعين أساسيين لنظام التحكم الآلي بحسب التّطبيق العملي المطلوب تنفيذه لتواكب المتطلبات :

النظام المغلق

• يعتمد استمرار عمل أو توقف النّظام المغلق على خرج مرحلة التشغيل، وأبرز مثال على ذلك: سخّانات المياه، حيث يتوقّف السخان عن العمل عند وصول درجة حرارة المياه إلى قيمة محدّدة، تمّت برمجة النظام عليها مسبقاً.
• غلاية مياه تحتوي على ثرموستات يراقب درجة حرارة الماء فعندما تصل إلى الغليان، تفصل الغلاية أوتوماتيكيًا، حتى إن لم يصل يصل المؤقت إلى القيمة النهائية المضبوط عليها.
• يكون دخل المتحكم (الغلاية) هو الفرق بين قيمة درجة الحرارة المطلوبة أو ما يسمى المرجع Set Point والقيمة الحالية من درجة الحرارة وهي التغذية الراجعة ويطلق عليها عادةً مسمّى الخطأ. أمّا خرجه فهو عمل الغلاية أي تسخين أو عدم تسخين، ودرجة الحرارة تكون هي المتغير في الأمر.

نظام التحكم الآلي المفتوح

• يعتمد استمرار عمل أو توقف النّظام المفتوح على عنصر الزمن أو كما يُعرَف بالمؤقّت، حيث تعتمد مرحلة التشغيل على مدّة زمنيّة يتمّ برمجة النظام عليها، باستخدام متحكّمات إلكترونيّة أو آليّة. ثم يبدأ عمل المرحلة التالية دون الاعتماد على خرج المرحلة الأولى سواء كانت في حال عمل أو توقّف.
• أبرز مثال على ذلك: الغسّالات الأوتوماتيكيّة، حيث تعتمد مرحلة العصر أو الشطف على المؤقت المبرمج مسبقاً، ولا تتأثر بتمام نظافة الغسيل. كذلك نظام تعبئة الزجاجات، حيث تُفتَح صنابير الملء وتُغلَق كلّ مدّة معينّة تحسب بطريقة تكفي لملء الزجاجة. أو غلاية مياه تعتمد على المؤقت، تستمر الغلاية في التسخين حتى عندما تصل درجة حرارة المياه إلى الغليان، طالما لم يصل المؤقت إلى القيمة النهائية المضبوط عليها.
• يكون المتحكم هو الغلاية، و دخل النظام هو قيمة المؤقت أما خرجه فهو تسخين أو عدم تسخين المياه أما درجة حرارة الماء هي المتغير المتحكم به.

الفرق بين نظام التحكم المفتوح والمغلق

يتشكل الفرق بين نظام التحكم المفتوح والمغلق في عدة نقاط وهي :

• في النظام المفتوح يكون التحكم مستقل عن مخرجات النظام بينما في المغلق يعتمد التحكم على مخرجات النظام.
• تصميم نظام التحكم المفتوح بسيط للغاية، بينما تصميم النظام المغلق معقد شيء ما.
• مكونات التحكم في النظام المفتوح هي وحدة التحكم والمصنع بينما في النظام المغلق يتكون من وحدة التحكم، المصنع، وعنصر التغذية وكاشف الأخطاء.
• يتطلب نظام التحكم المفتوح صيانة أقل بينما يحتاج المغلق إلى المزيد من الصيانة.
• يتميز نظام التحكم المفتوح باستجابة سريعة نظرًا لعدم وجود تغذية راجعة للمخرجات بعكس النظام المغلق الذي يتميز باستجابة بطيئة بسبب وجود ردود الفعل.
• يعد النظام المفتوح أقل موثوقية بالنسبة للنظام المغلق الذي يعد ذو موثوقية أعلى.
• لا يعد نظام التحكم المفتوح دقيق بشكل كافي لأنه يعتمد على النظام، بينما المغلق يكون أدق بسبب وجود ردود الفعل.
• نظام التحكم المفتوح لا يوجد به مسار تغذية مرتدة بينما المغلق فيه مسار ردود الفعل.
• يعد النظام المفتوح ذا مخرجات ثابتة بالتالي فهو نظام مستقر، بينما يعد المغلق أقل استقرارًا لوجود المدخلات دائمًا التي تتحكم في المخرجات.