عنوان پروژه: بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 161

شرح مختصر:

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.

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.

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.

فهرست مطالب

به نام او----------------------------------------------------------------------------------- 2

بسم الله الرحمنالرحیم---------------------------------------------------------------- 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

 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

 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

 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 سیستمهای کنترل کسترده DCS ---------------------------------------------------- 68

ساختار سیستم هایDCS ------------------------------------------------------------------- 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 مزایایDCS ------------------------------------------------------------79

Data BaseOrganization ----------------------------------------------79

اصول کاری سیستم های DCS ----------------------------------------------84

المان های سیستم --------------------------------------------------------------87

ارتباط ماشین باانسان ------------------------------------------------------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

نصبI/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 افزاریRIS --------------------------------------------------126

قابلیت هایRIS -----------------------------------------------127

ماژول های کنترل ------------------------------------------------------------128

پیکربندی (Configuration) ---------------------------------------130

شرح مدار ماژول کنترل +ACM ------------------------130WATCHDOG/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 مدارSDM ----------------------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 باDCS ----------------------145

مدل مرجعOSI -----------------------------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 ادواتFCS -----------------------------------------157

معايب فيلد باس -----------------159

انواع بلوک های استاندارد -------------159

منابع