تحقیق درباره بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
« عنوان بندی »
مقدمه
فصل اول :
« مقدمه اي بر سيستم هاي كنترل »
کنترل و اتوماسیون
انواع فرایندهای صنعتی
استراتژی کنترل
انواع کنترلرها
سیر تکاملی کنترل کننده ها
فصل دوم :
« انتقال اطلاعات در صنعت »
معماری شبکه
استانداردهای معروف لایه فیزیکی شبکه های صنعتی
معرفی واسط های انتقال و عوامل موثر در انتقال
پروتکل ها و استانداردها
فصل سوم :
« کنترل کننده های برنامه پذیر PLC »
سخت افزار PLC
زبان های برنامه نویسی PLC
ارتباط بین چندین PLC
فصل چهارم :
« سیستم های کنترل گسترده DCS »
ساختار سیستم های DCS
سطوح کاری
اصول کاری سیستم های DCS
کاربردها
فصل پنجم :
« سیستم های اتوماسیون APACS »
Controller Configuration Software
سخت افزار سیستم APACS
بسته های نرم افزاری APACS
بسته های سخت افزاری APACS
شرح مدار ماژول کنترل +ACM
فصل ششم :
« سیستم های SCADA »
SCADA چیست؟
ارتباطات
واسط ها
فصل هفتم :
« سیستم های FIELD BUS و مقایسه آنها با سیستم های DCS »
نحوه عملکرد سيستم های FCSدر مقايسه با DCS
دسته بندی فيلد باس
توپولوژی های فيلد باس
مقايسهFCS و DCS و مزايا و معايب آنها نسبت به يکديگر
« چکیده »
در هر صنعتي اتوماسيون سبب بهبود توليد مي گردد كه اين بهبود هم در كميت وميزان توليد موثر است و هم در كيفيت محصولات.هدف از اتوماسيون اين است كه
تحقیق درباره بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
بخشي از وظايف انسان در صنعت به تجهيزات خودكار واگذار گردد. در يك سيستم اتوماتيك عمليات شروع،تنظيم و توقف فرايندبا توجه به متغير هاي موجود توسط كنترل كننده سيستم انجام مي گيرد. هر سيستم كنترل داراي سه بخش است: ورودي ، پردازش و خروجي .
انواع استراتژي های كنترل:
كنترل حلقه باز
كنترل پيشرو
كنترل حلقه بسته
كنترلر مغز متفكر يك پردازش صنعتي است و تمامي فراميني راكه يك متخصص در نظر دارد اعمال كند تا پروسه، جريان استاندارد خود را در پيش گيرد و نهايتا پاسخ مطلوب حاصل شود از طريق كنترلر به سيستم فهمانده مي شود.
يك كنترلر چگونه عمل مي كند؟
در ابتدا سيگنال خروجي از سنسور وارد كنترلر مي شود و با مقدار مبنا مقايسه مي گردد و نتيجه مقايسه كه همان سيگنال خطا مي باشد، معمولا در داخل كنترلر هم تقويت شده و هم بسته به نوع كنترلر و پارامترهاي مورد نظر، عملياتي خاص روي ان انجام مي گيرد سپس حاصل اين عمليات به عنوان سيگنال خروجي كنترل كننده به بلوك بعدي وارد مي شود. مقايسه سيگنالها و تقويت اوليه در همه كنترلر ها صرف نظر از نوع انها انجام مي گيرد ،در واقع اين عمليات بعدي است كه نوع كنترلر را مشخص مي كند.
PLCاز عبارت Programmable Logic Controller به معناي كنترل كننده قابل برنامه ريزي گرفته شده است.PLC كنترل كننده اي است نرم افزاري كه در قسمت ورودي، اطلاعات را بصورت باينري دريافت و آنها را طبق برنامه اي كه در حافظه اش ذخيره شده پردازش مي نمايد و نتيجه عمليات را نيز از قسمت خروجي به صورت فرمانهايي به گيرنده ها و اجرا كننده هاي فرمان ، ارسال مي كند.
بطور كلي مي توان زبانها برنامه نويس PLCرا به پنج دسته تقسيم كرد:
• زبان SFC يا Sequential Function Chart Language
• زبان FBD يا Function Block Diagram Language
• زبان LD يا Ladder Diagram Language
• زبان ST يا Structured Text Language
• زبان IL يا Instruction List Language
به طور كلي چهار سيستم كنترلي وجود دارد:
1.سيستمهاي رله اي از قديمي ترين سيستم كنترلي هستند. در اين سيستمها كليه عمليات كنترلي با استفاده از رله ها انجام مي پذيرد.
تحقیق درباره بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
2.سيستمهاي كنترلي مبني بر مدارهاي منطقي. در اين سيستم ها از دروازه هاي منطقي و تراشه هاي كوچك براي پياده سازي عمليات منطقي استفاده مي شود.
3.كنترل با كامپيو تر شخصي
4.كنترل مبني بر PLC.
سيستم SCADAعلاوه بر كاربرد در فرايندهاي صنعتي مانند توليد و توزيع برق ( به شيوه هاي مرسوم يا هسته اي) ،ساخت فولاد، صنايع شيميايي،صنايع آب ،گاز و نفت در بعضي از امكانات آزمايشي مانند فوزيون هسته ايي نيز كاربرد دارد.
اندازه اينچنين تاسيساتي از 1000تا چندين ده هزار كانال I/O مي باشد. و با كمك شبكه ها و سيستمهاي مخابراتي منطقه وسيعي را تحت بازرسي ونظارت قرار مي دهد.
سيستمهاي SCADA بر روي سيستم عاملهاي DOS، VMSو UNIXقابل اجرا هستند در سالهاي اخير همه سيستم هاي SCADAبه سمت سيستم عامل NT و بعضي هم بسمت Linuxگرايش پيدا كرده اند.
« پیشگفتار»
اصطلاح اتو ماسيون صنعتي به طور عام مربوط به علوم و تكنولوژي كنترل پروسه است و شامل كنترل فرايند هاي متفاوتي در صنعت است. اين بحث امروزه در مجامع صنعتي بصورت خيلي عادي رايج است و در بسياري از اماكن صنعتي به مرحله اجرا در آمده است.
توسعه در كنترل و صنعتي سازي امكان پيشرفت بيشتر و گسترده تر پروسه هاي پيچيده و دخالت دادن تكنولوژيهاي جديد و استفاده از مزاياي اقتصادي آنها را فراهم ساخته است .
تحقیق درباره بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
و لازم است به اين نكته مهم متذكر شويم كه اقتصادي كردن سيستمها زير ساخت پيشرفتهاي آن بوده و هست وهمين پيشرفت ها منجر به اين شد كه اقبال عمومي نظر به سيستمهاي تمام توماتيك داشته باشد.
يكي از قايليتهاي مهم خودكار سازي وجود تجهيزات قابل انعطاف يا به عبارتي انعطاف پذيري است كه به اختصار مي توان به شكل زير تعريف كرد:
سازگاري آرام و پيوسته در تغيير يك كارخانه با رعايت استفاده بهينه از امكانات موجود و گام برداشتن به سوي پيشرفت با رعايت انطباق با سيستمهاي قديمي و بالا بردن قابليتها و كيفيت توليد و بهينه سازي در مواد اوليه مصرفي و انرژي.
اين خواسته سيستمها را به سوي طراحي و ساخت مجتمعهاي تمام كامپيوتري CIM هدايت كرد.
اين مقوله روي نمايش پروسه ها در زمان كنترل توليد و قابليت تقسيم كار بين قسمتها و طراحي فراورده ها با مواد اوليه و انرژي مصرفي و زمان كم و كيفيت بالا تمركز دارد.در بحث توسعه تكنولوژي و اتوماسيون مدرن عوامل متفاوتي دخالت داشته اند،
كه از جمله آنها عبارتند از:
• پيشرفت ميكرو پروسسور ها، حافظه ها و توسعه تكنولوژي VLSI مربوط به سنسورها و تكنولوژي فيبر نوري
• عملي شدن كنترلر هاي قابل برنامه ريزي(PLC)
• استاندارد كردن سخت افزارهاي ماژولار و نرم افزار هاي كنترل پروسه
• پيشرفت در تكنولوژي كامپيوتر
• ضرورت ايجاد قابليتهاي نمايش فرايندها به صورت on-line و به شكلي جذاب براي ارتباط كاربر به صورت استاندارد
تحقیق درباره بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
• استاندارد شدن ارتباط و خطوط مخابره داده در كامپيوترها
• سازگار بودن با روشهاي متفاوت سيستم . كنترل جديد مانند تخمين پارامتر ، كارهاي وفقي بهينه و خود تنظيمي
• توسعه روشهاي هوشمند علمي و عملي
« فهرست مطالب »
عنوان صفحه
مطالب مقدماتی
به نام او —————————————————————————————————————————– 2
بسم الله الرحمن الرحیم ——————————————————————————————————- 3
عنوان بندی ———————————————————————————————————————– 4
چکیده —————————————————————————————————————————— 5
پیشگفتار —————————————————————————————————————————- 7
سپاس گزاری ———————————————————————————————————————– 9
تقدیم به —————————————————————————————————————————– 10
فصل اول :
« مقدمه اي بر سيستم هاي كنترل » ———————————————————- 18
کنترل و اتوماسیون ———————————————————————————————————- 18
مشخصات سیستم های کنترل ———————————————————————————————- 19
ورودی ها————————————————————————————————————————— 19
خروجی ها————————————————————————————————————————— 19
پردازش ————————————————————————————————————————— 20
انواع فرایندهای صنعتی —————————————————————————————————— 20
فرایند تولید پیوسته—————————————————————————————————————- 20
فرایند تولید انبوه——————————————————————————————————————— 21
فرایند تولید اقلام مجاز ——————————————————————————————————- 21
استراتژی کنترل ——————————————————————————————————————- 21
کنترل حلقه باز ————————————————————————————————————– 21
کنترل پیشرو —————————————————————————————————————- 22
کنترل حلقه بسته ————————————————————————————————————— 22
انواع کنترلرها ——————————————————————————————————————– 23
کنترلرهای ناپیوسته ————————————————————————————————————– 24
کنترلرهای پیوسته ————————————————————————————————————– 24
کنترلر تناسبی ——————————————————————————————————————– 24
عنوان صفحه
کنترلر انتگرالی —————————————————————————————————————- 25
کنترلر تناسبی-انتگرالی ———————————————————————————————————25
کنترلر تناسبی-مشتق گیر ——————————————————————————————————-26
کنترلر PID ———————————————————————————————————————-26
کنترلر نیوماتیکی —————————————————————————————————————27
کنترلر هیدرولیکی —————————————————————————————————————-27
کنترلر الکترونیکی —————————————————————————————————————27
سیر تکاملی کنترل کننده ها —————————————————————————————————-27
فصل دوم :
« انتقال اطلاعات در صنعت »————————————————————————— 29
مقدمه —————————————————————————————————————————– 29
معماری شبکه ————————————————————————————————————— 31
لایه فیزیکی ——————————————————————————————————————- 32
لایه دیتا لینک —————————————————————————————————————— 32
لایه شبکه ———————————————————————————————————————- 32
لایه انتقال ———————————————————————————————————————– 32
لایه session —————————————————————————————————————— 33
لایه Application ———————————————————————————————————– 33
استانداردهای معروف لایه فیزیکی شبکه های صنعتی ————————————————————- 34
Rs232 —————————————————————————————————————————- 34
RS449 —————————————————————————————————————————- 35
RS530 —————————————————————————————————————————– 35
RS423 ————————————————————————————————————————– 35
RS422 —————————————————————————————————————————- 35
RS485 ————————————————————————————————————————— 36
گذرگاه H1 ———————————————————————————————————————— 36
گذرگاه H2 ————————————————————————————————————————- 37
HART ————————————————————————————————————————– 37
معرفی واسط های انتقال و عوامل موثر در انتقال ——————————————————————- 37
کابل کواکسیال ——————————————————————————————————————— 37
زوج سیم به هم تابیده ———————————————————————————————————- 38
فیبر نوری ————————————————————————————————————————– 38
پروتکل ها و استانداردها —————————————————————————————————– 40
استانداردهای اترنت ——————————————————————————————————— 40
پروتکل MAP ————————————————————————————————————— 40
عنوان صفحه
پروتکل TOP —————————————————————————————————————— 41
پروتکل TCP/IP ————————————————————————————————————– 41
پروتکل SNA ——————————————————————————————————————– 42
پروتکل MM ——————————————————————————————————————— 42
استاندارد Bus Field———————————————————————————————————— 42
استاندارد Profi Bus ——————————————————————————————————- 43
فصل سوم :
« کنترل کننده های برنامه پذیر PLC »—————————————————- 43
مقدمه ——————————————————————————————————————————- 43
مقایسه سیستم های کنترلی مختلف ——————————————————————————————-44
توجهات خاص در بکار گیری سیستم های PLC ————————————————————————–45
سخت افزار PLC ——————————————————————————————————————-46
ماژول منبع تغذیه ———————————————————————————————————————47
واحد پردازش مرکزی ————————————————————————————————————–47
حافظه ———————————————————————————————————————————–48
ماژول های ورودی —————————————————————————————————————-48
ماژول های خروجی —————————————————————————————————————–49
ماژول تغییر شکل سیگنال ———————————————————————————————————49
ماژول ارتباط پروسسوری —————————————————————————————————— 50
ماژول رابط IM ———————————————————————————————————————50
انواع محیط های برنامه نویسی و امکانات نرم افزاری در PLC ————————————————— 50
زبان های برنامه نویسی PLC ———————————————————————————————– 51
زبان SFC ————————————————————————————————————————- 51
حالت های مختلف برای اتصال Step و Transition ——————————————————- ——— 55
ماکرو Step ————————————————————————————————————————– 56
زبان FBD ————————————————————————————————————————— 57
زبان LD ————————————————————————————————————————— 58
زبان ST —————————————————————————————————————————- 59
زبان IL ————————————————————————————————————————– 59
توابع کنترل پیوسته در PLCها ————————————————————————————————60
ماژول های PID ——————————————————————————————————————-60
برنامه ریزی ماژول های PID ————————————————————————————————- 61
کاربرد ماژول های PID ——————————————————————————————————– 61
ارتباط در PLCها —————————————————————————————————————– 62
ارتباط سریال ———————————————————————————————————————— 62
فاصله انتقال ————————————————————————————————————————- 63
عنوان صفحه
حلقه جریان 20 mA ————————————————————————————————————– 63
423/422 RS ———————————————————————————————————————– 63
ارتباط PLCها ، ماژول ها و برنامه ریزی ——————————————————————————– 64
ارتباط بین چندین PLC ———————————————————————————————————– 65
شبکه های محلی ——————————————————————————————————————– 65
کنترل گسترده ————————————————————————————————————————66
فصل چهارم :
« سیستم های کنترل گسترده DCS »—————————————————— 67
مقدمه —————————————————————————————————————————– 68
ایجاد سیستم های کنترل کسترده DCS ————————————————————————————- 68
ساختار سیستم های DCS —————————————————————————————————— 70
اعمال کمپیوتر مرکزی ———————————————————————————————————- 72
سطوح کاری ——————————————————————————————————————— 74
سطح کنترل مستقیم پروسه —————————————————————————————————— 75
سطح کنترل مدیریتی ————————————————————————————————————— 76
سطح کنترل ترتیبی تولید ———————————————————————————————————– 76
سطح کنترل مدیریت پلانت ———————————————————————————————————-76
برخی از مزایای DCS ————————————————————————————————————–79
Data Base Organization ————————————————————————————————–79
اصول کاری سیستم های DCS —————————————————————————————————84
المان های سیستم ———————————————————————————————————————87
ارتباط ماشین با انسان ————————————————————————————————————–87
سطح صفر(حوزه میدان) ———————————————————————————————————–88
A500 & Procontrol I ——————————————————————————————————-90
ایستگاه واسطه ————————————————————————————————————————90
ایستگاه کامپیوتر مرکزی ———————————————————————————————————–91
قسمت نمایشگر ————————————————————————————————————————92
ساختار و چگونگی نمایش دادن ————————————————————————————————–93
نمایش میله ی استاندارد ————————————————————————————————————94
صفحه کلید ——————————————————————————————————————————95
کاربردها ———————————————————————————————————————————96
عنوان صفحه
فصل پنجم :
« سیستم های اتوماسیون APACS »———————————————————— 96
مقدمه ——————————————————————————————————————————- 97
Controller Configuration Software ——————————————————————————- 97
بسته های نرم افزاری APACS ————————————————————————————————98
Configuration Software ————————————————————————————————–98
امکانات Mation 4 ————————————————————————————————————–99
واسط اپراتوری (Operator Interface) ——————————————————————————99
Internet Based viewer —————————————————————————————————-101
Historian Open ————————————————————————————————————-101
Industry specific Options ——————————————————————————————–102
Unix-Based operator Interface ———————————————————————————–102
سایر ویژگی های APACS —————————————————————————————————-103
سخت افزار سیستم APACS —————————————————————————————————103
افزونگی (Redundancy) —————————————————————————————————-104
معماری سخت افزاری APACS ———————————————————————————————-105
سیستم محلی ———————————————————————————————————————–106
Plantwide System ——————————————————————————————————–106
QUADLOG ———————————————————————————————————————107
بسته های سخت افزاری APACS ——————————————————————————————108
انواع پیکربندی MODULPAC 1000 ——————————————————————————–110
MODULPAC 2000 —————————————————————————————————–112
RACKs(قفسه ها) سیستم APACS ———————————————————————————–115
I/O RACK Remote ——————————————————————————————————-116
I/O Bus —————————————————————————————————————————–117
Power Bus ———————————————————————————————————————–117
نصب I/O RACK Remote ———————————————————————————————-118
شناسایی سخت افزار ————————————————————————————————————–118
آماده سازی ————————————————————————————————————————-119
ملاحظات محیطی ——————————————————————————————————————121
مونتاژ I/O RACK Remote ——————————————————————————————– 122
کابل I/OBUS و اتصالات موازی/ جامپر ——————————————————————————123
MODULRAC ———————————————————————————————————-124
SIXRAC ————————————————————————————————————————125
UNIRAC ———————————————————————————————————————-125
عنوان صفحه
RIS ——————————————————————————————————————————-126
ویژگی های سخت افزاری RIS ——————————————————————————————–126
قابلیت های RIS ——————————————————————————————————————-127
ماژول های کنترل —————————————————————————————————————–128
پیکربندی (Configuration) ———————————————————————————————–130
شرح مدار ماژول کنترل +ACM ——————————————————————————————-130 WATCHDOG/RESET—————————————————————————————————131
Time Out & Bus Arbitration Bus —————————————————————————–131
RAM and ROM ————————————————————————————————————131
Serial ports ———————————————————————————————————————132
MODULBUS ————————————————————————————————————–132
I/O BUS ————————————————————————————————————————–133
SCSI REDUNDANCY ————————————————————————————————133
ماژول های I/O ——————————————————————————————————————134
توصیف مدار SDM ————————————————————————————————————136
فصل ششم :
« سیستم های SCADA »———————————————————————————137
SCADA چیست؟ ————————————————————————————————————-137
معماری SCADA—————————————————————————————————————138
ارتباطات —————————————————————————————————————————139
واسط ها —————————————————————————————————————————-139
REDUNDANCY ———————————————————————————————————140
MMI —————————————————————————————————————————-141
Handing Alarm ———————————————————————————————————-141
Logging / Archiving —————————————————————————————————142
ایجاد گزارش ———————————————————————————————————————142
فصل هفتم :
« سیستم های FIELD BUS و مقایسه آنها با سیستم های DCS »
مقدمه —————————————————————————————————————————–143
نحوه عملکرد سيستم های FCSدر مقايسه با DCS ———————————————————–145
مدل مرجع OSI —————————————————————————————————————-147
عنوان صفحه
انواع لايه های فيلد باس —————————————————————————————————–147
لايه فيزيکی ———————————————————————————————————————147
لايه پشته ارتبطات ———————————————————————————————————–148
لايه کاربردی ——————————————————————————————————————–148
دسته بندی فيلد باس ——————————————————————————————————–148
توپولوژی های فيلد باس —————————————————————————————————-149
Chain daisy Topology————————————————————————————————-149
Tree Topology ————————————————————————————————————-150
Spur Topology ————————————————————————————————————151
Point to Point Topology —————————————————————————————151
مقايسهFCS و DCS و مزايا و معايب آنها نسبت به يکديگر ———————————————-153
ساير مزايایFCS ———————————————————————————————————–156
خاصيتInteroperability ادوات FCS ————————————————————————-157
معايب فيلد باس —————————————————————————————————————-159
انواع بلوک های استاندارد ————————————————————————————————-159
فصل اول :
مقدمه اي بر سيستم هاي كنترل
كنترل و اتوماسيون
در هر صنعتي اتوماسيون سبب بهبود توليد مي گردد كه اين بهبود هم در كميت وميزان توليد موثر است و هم در كيفيت محصولات.هدف از اتوماسيون اين است كه
تحقیق درباره بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
بخشي از وظايف انسان در صنعت به تجهيزات خودكار واگذار گردد.بسياري از كارخانه ها كارگران خود را براي كنترل تجهيزات مي گمارند و كارهاي اصلي را به عهده ماشين مي گذارند. كارگران براي اينكه كنترل ماشينها را به نحو مناسب انجام دهند لازم است كه شناخت كافي از فرايند كارخانه و وروديهاي لازم براي عملكرد صحيح ماشينها داشته باشند.يك سيستم كنترل بايد قادر باشد فرايند را با دخالت اندك يا حتي بدون دخالت اپراتورها كنترل نمايد.در يك سيستم اتوماتيك عمليات شروع،تنظيم و توقف فرايندبا توجه به متغير هاي موجود توسط كنترل كننده سيستم انجام مي گيرد.
مشخصات سيستمهاي كنترل
هر سيستم كنترل داراي سه بخش است: ورودي ، پردازش و خروجي .
بخش ورودي وضعيت فرايندو وروديهاي كنترلي اپراتور را تعيين كرده ومي خواند بخش پردازش با توجه به وروديها، پاسخهاو خروجيهاي لازم را مي سازدو بخش خروجي فرمانهاي توليد شده را به فرايند اعمال مي كند.در كارخانه غير اتوماتيك بخش پردازش رااپراتورها انجام مي دهند. اپراتور با مشاهده وضعيت فرايند، به طور دستي فرامين لازم را به فرايند اعمال مي كند.
وروديها
در قسمت وروديها،مبدلهاي موجود در سيستم، كميتهاي فيزيكي را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي كند.در صنعت مبدلهاي زيادي نظير دما، فشار،مكان، سرعت، شتاب و غيره وجود دارند.خروجي يك مبدل ممكن است گسسته يا پيوسته باشد.
خروجيها
در يك كارخانه عملگرهايي وجود دارند كه فرامين داده شده به آنها را به فرايند منتقل مي كنند.پمپها، موتورهاو رله ها از جمله اين عملگرها هستند.اين وسايل فراميني را كه از بخش پردازش آمده است (اين فرامين معمولا الكتريكي هستند) به كميتهاي فيزيكي ديگر تبديل مي كنند.مثلايك موتور،سيگنال الكتريكي را به حركت دوار تبديل مي كند.ادوات خروجي نيز مي توانند عملكرد گسسته ويا پيوسته داشته باشند.
تحقیق درباره بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
پسورد فایل: www.bazaarfile.ir
