دانلود پایان نامه بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی

181 صفحه WORD

«  فهرست مطالب »

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

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

« 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

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

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

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

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

« 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 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.

خلاصه فایل

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….

كنترلر تناسبي: (Proportional)

دراين نوع كنترلربين خروجي و ورودي يك نسبت مستقيم وجود دارد با يك ضريب مشخص كه آنرا گين يا بهره كنترل كننده مي نامند.

سيگنال خطا *Kp = خروجي

البته كنترلر تناسبي به تنهايي كافي نيست. زيرا وقتي خروجي سيستم بسمت مقدار مطلوب پيش مي رود، خطا كاهش يافته و در نتيجه خروجي كنترلي نيز كم مي گردد.

بنابراين همواره يك خطاي ماندگار بين مقدار مطلوب و خروجي واقعي وجود دارد.

اين خطا را مي توان با افزايش بهره كنترل كننده كاهش داد اما باعث ناپايداري سيستم و نوسان خروجي مي شود. براي حل اين مشكلات معمولا كنترلرتناسبي را همراه كنترلرهاي مشتق و انتگرال بكار مي برند.

كنترلر انتگرالي(Integral):

همانطور كه از نامش پيداست بين ورودي و خروجي يك رابطه انتگرالي برقراراست

اين كنترلر براي جبران خطاي ماندگار به كار مي رود،زيرا تا وقتي كه خطايي در خروجي وجود داشته باشد،جمله انتگرال تغيير….

برخي از معايب يا توجهات خاص در بكارگيري سيستمهاي PLC

1.كاربردهايي با برنامه ثابت: شايد استفاده از PLC كه قابليت هاي برنامه ريزي زيادي دارد، در صورت نياز نداشتن به آنهامقرون بصرفه نباشد مانند كنترل كننده هاي غلتكي/دنبالگر.برخي از سازندگان تجهيزات براي كاهش هزينه ها، هنوز از سيستمهاي غلتكي مكانيكي استفاده مي كنند.تغيير كارها غلتك ها بندرت تغيير مي كند بنابراين قابليت تغيير برنامه ريزي PLCها در اينجا چندان اهميت ندارد.

2.ملاحظات محل كار: برخي پارامترهاي محيط مانند: دماي بالا،ارتعاشات، تداخلات الكترو مغناطيسي ، عواملي هستند….

زبان ST:

اين زبان شبيه زبانهاي متداول برنامه نويسي مثل پاسكال است و از دستورات حلقه ، شرط و امكانات ديگرزبانهاي سطح پايين كمك مي گيرد.براي افرادي كه بانوع محيط ها ي برنامه نويسي متداول كار كرده اند استفاده از اين زبان راحت تر و مناسب تر است.

بعضي از دستورالعمل هاي اين محيط عبارتنداز:

IF, THEN, ELSE, CASE, FOR, WHILE, REPEAT, RETURN

 زبان IL:

اين زبان نيز بي شباهت به زبان اسمبلي نبوده و آشنا بودن به اسمبلي در هنگام كار با اين محيط ، تا حدودي كمك خواهدكرد.بعضي از دستورالعمل هاي اين محيط عبارتند از: LD, ST, CAL, JMP, RET.ADD, SUB, MUL

همانطور كه در ابتدا ي اين بخش ذكرشد هدف از عنوان كردن اين مطالب به هيچ وجه آموزش برنامه نويسي…

ايستگاه واسطه:

كارهاي عمده اي كه در اين قسمت صورت مي گيرد عبارتند از مشاهده حالتهاي متغيرهاي پروسه و محاسبه مقادير مرجع نقطه كار و متغير ها براي حلقه ها ي كنترلي و ميزان كردن مقدار انرژي و مواد خام اوليه براي رسيدن به راندمان مناسب                   و ارسال گزارشهاي لازم براي سطوح بالاتر و مبادله داده بين سطوح مخصوصا سطح بالاتر كه حالت مديريتي دارد.

ايستگاه كامپيوتر مركزي

اين كامپيوتر قادر به مونيتورينگ متمركز پروسه است و مستقيما روي دستورالعملهاي پروسه مي تواند اعمال نفوذ كند. اين ايستگاه به ايستگاههاي ديگر از طريق گذرگاه وصل است.

در اين ايستگاه در برخي DCSها تا چهار تا مونيتور رنگي تعبيه شده  كه در آن مونيتورها و اتصالت و مونيتور مركزي و امكاناتي…

–MODULPAC2000

MODULPAC2000شامل يك سري كامل از اندازه هاي محفظه هاي صنعتي براي سيستمهاي كوچك و بزرگ است.شكل 4-4 يك نوع از اين محفظه ها را نشان مي دهد.

اين محفظه ها در دوشكل تهيه شده اند:

• مهر وموم شده (sealed)
• تهويه دار(ventilated)

محفظه مهر و موم شده محافظت از تجهيزات در يك محيط ناملايم كه ا مكان وجود گردوغبار،ريزش خاك و چكيدن مايعات دارد را ميسر مي كند.

اين محفظه از طريق تشعشع ورقه فلزي قابها (panel) خنك مي شود.گردش فن ها وقتي نياز مي شودكه ماژولهاي  APACSنصب شده اند و افزايش دماي دروني را به حداقل مي رساند. هوا بين محيط دروني و خارج محفظه مبادله نمي شود.

محفظه تهويه دار براي اتاق كنترل توصيه مي شود. اين محفظه در برابر ريزش خاك و قطرات آب محدوديت حفاظتي دارد. اين…

–7 مقايسه DCS & FCS و مزايا و معايب آنها نسبت به يكديگر:

FCS براي راهبري اهداف كنترلي از FB هاي استاندارد شده مانند   AI (Analog Input)، AO Analog Outputو ‍PID استفاده مي كند. همانطور كه گفته شد اين FB ها در حافظه ادوات فيلد بارگذاري مي شوند. با اين عمل سيستم كنترل از اتاق كنترل به فيلد منتقل گشته و به تبع آن باعث كاهش سخت افزار مي گردد.(شكل 1-3)….