مقاله کنترلرهای صنعتی تحت pdf دارای 25 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله کنترلرهای صنعتی تحت pdf کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله کنترلرهای صنعتی تحت pdf،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
کنترلرهای صنعتی
مقدمه:
در اوایل دهه 1960 ادوات وكنترلر های الكترونیكی جایگزین كنترلرهای نیوماتیكی شدند كه از مزایای این كنترلر هامی توان سرعت و دقت زیاد و كم حجم بودن آنها را نام برد. طولی نكشید كه كامپیوترهای دیجیتال كه قابلیت پردازش لوپها ی كنترلی را داشتند، جایگزین كنترلرهای الكترونیكی شدند. كامپیوتر مركزی پس از دریافت تمام متغیر های پروسسی از طریق ورودیها و
دستورات صادره توسط اپراتور از طریق صفحه كلید ، آنها را طبق برنامه كنترلی از قبل نوشته شده پردازش و نتایج این پردازش را از طریق خروجیها به محركهای نهایی كنترل اعمال می كنند. این نوع كنترل اصطلاحا DDC (Direct Digital Control) نامیده می شود و در آن اپراتور توسط یك صفحه كلید و یك نمایشگر VDU(Visual Display Unit) با سیستم ارتباط بر قرار می
كند. كامپیوتر مركزی قابلیت پردازش حجم زیادی از متغیر های زمانی وپروسسی را دارد ولی با افزایش بیش از حد این اطلاعات، سرعت و كارایی كامپیوتر پایین آمده و به كامپیوتری با ظرفیت و سرعت زیاد نیاز می شد و اگر كامپیوتر مركزی از كار می افتاد باعث از كار افتادن كل سیستم كنترلی و پروسس می شد.
كنترل و اتوماسیون یكی از مهمترین مباحث نیروگاهها میباشد. بطور كلی سه عضو اصلی هر سیستم كنترلی، واحد اندازهگیری و واحد تغییردهنده كمیت(Actuator) و كنترلر میباشند. دو عضو اول در فیلد (جایی كه سیستم اصلی وجود دارد) و عضو سوم معمولا” در اتاق كنترل میباشد.مساله مهم در روند كنترل به شكل فوق، موضوع سیگنالها میباشد؛ سیگنالهایی كه بین دستگاه كنترلكننده و دستگاههای نصب شده در فیلد، رد و بدل میشوند. به منظور سهولت استفاده از كنترلكنندهها در صنایع مختلف، لزوم وجود یك استاندارد برای تعریف ماهیت سیگنالهای مزبور، از مدتها قبل حس شده بود. ابتدا در سالهای دهه 50 ، بصورت استاندارد ، از سیگنالهای بادی با فشار بین 3-15 psi برای این منظور استفاده میشد. با گسترش الكترونیك و با توجه به مشكلات روش قبلی، در دهه هفتاد میلادی، استفاده از سیگنالهای جریانی 4 تا 20 میلیآمپر برای كار سیگنالینگ ، معرفی گردیدند. گرچه در این سالها از سطوح ولتاژ و جریانهای دیگری نیز، خارج از استاندارد فوق استفاده می شد، اما رفته رفته، با توجه به مزایای این روش، سایر روشها كنار گذاشته شد. یكی از مهمترین مزایای كاربرد حلقه جریانی 20- 4 میلیآمپر، مصونیت بالای آن نسبت به نویز بود.
در دهه 90 سنسورهای هوشمند (smart) پدید آمدند كه علاوه بر عملكرد یك ترانسمیتر و یك ترانسدیوسر، با بهرهگیری از تكنولوژی میكروپروسسور، در خود عملیات دیگری همچون كالیبراسیون، عیبیابی، تبدیل واحد اندازهگیری و نیز بعضی از عملیات كنترلی را میتوانستند انجام دهند.
با توسعه شبكههای كامپیوتری و مفاهیم آن، ایده استفاده از این تكنولوژی در پروسه كنترل صنعتی بوجود آمد و فیلدباس (Field bus) به این صورت، شكل گرفت. فیلدباس یك پروتكل ارتباطی بین سنسورهای هوشمند است كه توسط آن، سنسورها و سایر اجزای كنترلی در فیلد، یك شبكه محلی LAN را تشكیل دادهاند. مشخصات اصلی فیلدباس بصورت زیر بیان میشود:
جایگزین دیجیتالی روش سنتی انتقال اطلاعات حلقه جریانی 4 تا 20 میلیآمپر است.
كنترل، آلارم ، منحنیهای عملكردی (Trend) و سایر عملیات، توسط فیلدباس، بین اجزای كنترلی ، توزیع میشود.
دستگاههای ساخته شده توسط هر كمپانی، با رعایت استاندارد فیلدباس، قابلیت كار با هم و در كنار هم را داشته باشند.
Open system است، به این معنی كه بدون هیچگونه لیسانسی، كلیه اطلاعات و جزییات آن برا همگان در دسترس است.
دستگاهها و سنسورهای مورد استفاده در فیلدباس از نوع smart هستند. اما كلیه سنسورهای smart موجود ، قابل استفاده در فیلدباس نیستند. فیلدباس یك سیستم كامل است كه عملیات كنترل را بین دستگاههای نصب شده در فیلد، توزیع میكند و همزمان امكان تنظیمات و تغییرات و نظارت را در اتاق كنترل، توسط خطوط ارتباطی شبكهای، فراهم میسازد. فیلدباس بعبارت كوتاهتر، جایگزین روش سنتی 4 تا 20 میلیآمپر و كنترل DCS كه در آن پروسه كنترل، به عهده یك یا چند كنترلر بصورت متمركز قرار دارد، شده است.
در شكل زیر به صورت گرافیكی تفاوت بین مفهوم DCS و Fieldbus را میتوان مشاهده نمود. شكل سمت راست مربوط به فیلدباس و شكل سمت چپ ، مفهوم DCS را نشان میدهد.
سیر تکامل سیستمهای کنترلی:
در اوایل دهه 1960 ادوات وكنترلر های الكترونیكی جایگزین كنترلرهای نیوماتیكی شدند كه از مزایای این كنترلر هامی توان سرعت و دقت زیاد و كم حجم بودن آنها را نام برد. طولی نكشید كه كامپیوترهای دیجیتال كه قابلیت پردازش لوپها ی كنترلی را داشتند، جایگزین كنترلرهای الكترونیكی شدند. كامپیوتر مركزی پس از دریافت تمام متغیر های پروسسی از طریق ورودیها و دستورات صادره توسط اپراتور از طریق صفحه كلید ، آنها را طبق برنامه كنترلی از قبل نوشته شده پردازش و نتایج این پردازش را از طریق خروجیها به محركهای نهایی كنترل اعمال می كنند. این نوع كنترل اصطلاحا DDC (Direct Digital Control) نامیده می شود و در آن اپراتور توسط یك صفحه كلید و یك نمایشگر VDU(Visual Display Unit) با سیستم ارتباط بر قرار می كند. كامپیوتر مركزی قابلیت پردازش حجم زیادی از متغیر های زمانی وپروسسی را دارد ولی با افزایش بیش از حد این اطلاعات، سرعت و كارایی كامپیوتر پایین آمده و به كامپیوتری با ظرفیت و سرعت زیاد نیاز می شد و اگر كامپیوتر مركزی از كار می افتاد باعث از كار افتادن كل سیستم كنترلی و پروسس می شد.
DCS در واقع تكمیل شده و توسعه یافته سیستم كنترل مركزی یا همان DDC می باشد، كه سطوح مختلف كنترلی در آن بیشتر و تكمیل تر می باشد. در این سیستم متغیر های اندازه گیری شده توسط سیگنالهای آنالوگ (ولتاژ،جریان و;) به كارتهای ورودی DCS منتقل و این سیگنالها پس از تبدیل به معادل دیجیتال جهت پردازش وارد سیستم مركزی كنترل می شوند و در رابطه با سیگنالهای خروجی نیز نتایج پردازنده مركزی كنترل بصورت دیجیتال به كارتهای خروجی ارسال و در آنجا
پس از تبدیل این سیگنالها به آنالوگ،به محرك ها اعمال می شوند. در پایین ترین سطح این سیستم (Process Controller) كار اندازه گیری متغیر های پروسسی، كنترل لوپها توسط كنترلر های میكروپروسسوری، اجرای Logic ها ، جمع آوری اطلاعات و آنالیز آنها ، محاسبات و ارتباط با وسایل و ادوات دیگر انجام می شود .
كارهای انجام شده در پایین ترین سطح توسط اپراتورها قابل كنترل بوده و توسط یك Supervisor مشاهده و قابل ثبت می باشد. در سیستم DCS از كار افتادن هریك از قسمتهای كنترلی تاثیر آنچنانی بر پروسه كنترلی نداشته است و حتی با از كار افتادن سطوح بالا، سطوح پایین كه شامل Process Controller ها می باشد، می تواند كار كنترلی را ادامه دهد. در DCS سیگنال راه اندازه گیری شده و سیگنال ارسالی به ادوات توسط یك جفت سیم به ورودی و خروجیهای Process Controller وصل می شوند و ارتباط این سطح باسطوح دیگر از طریق بزرگراههای اطلاعاتی و شبكه خاص خود سیستم (Data Highway & Plant Network)
صورت می گیرد و باعث كاهش هزینه سیم كشی و امكان اضافه نمودن ادوات بیشتر و ارتباط ادوات اضافه شده با ادوات موجود از طریق این بزرگراههای ارتباطی را می دهد و بدین ترتیب توسعه سیستم آسانترو با كمترین هزینه صورت می گیرد.
اساس كار كنترلرهای PLC میكروپروسسوری بوده و شبیه سیستمهای كنترل مركزی و DCS عمل می كنند ولی با قابلیت های محدودتر و كمتر. این نوع كنترلر ها جهت كنترل قسمتی از پروسس واحد كه می تواند مستقل از كل واحد كار كرده و پروسه پیچیده ای ندارد، بكار رفته و جایگزین رله ها و تایمرهای الكترومكانیكی شده و جهت اجرای برنامه های ترتیبی(Sequential) و گسسته (Discrete System) استفاده می شوند. با وجود پیشرفتهای زیادی كه تا كنون در زمینه ساخت و بكارگیری سیستم های كنترلی صورت گرفته ولی كنترلرهای PLC هنوز كاربرد داشته و همراه سیستمهای جدید بخشی از واحد پروسسی را كنترل می كنند.
معرفی سیستم كنترل Fieldbus:
جدیدترین تكنولوژی سیستم كنترل دردنیا می باشد ، كه بعد از DCS به بازار آمده است. استاندارهایی در ارتباط آنالوگ(4-20mA و یا 1-5V ، برای سیگنال الكترونیكی و 3-15psi برای سیگنال نیوماتیكی) جهت انتقال سیگنال كنترل و ابزارهای اندازه گیری ، از ادوات فیلد به اتاق كنترل وجود دارد. اما Fieldbus یك ارتباط دیجیتال با پروتكل خاص خود می باشد. این پروتكل متفاوت با سایر پروتكل ها می باشد، زیرا در پروتكل های دیگر هدف فقط انتقال اطلاعات بوده ولی در طراحی پروتكل FCS اهداف كنترلی و كاربرد فرایند های فرایندی منظور شده و هدف صرف ارتباط دیجیتال نمی باشد.بحث ارتباط هوشمند در اواسط دهه 80 ، تحول مهمی در زمینه ارتباط دیجیتال ایجاد كرد. به بیان ساده ، Fieldbus یك شبكه ارتباطی دو طرفه سریال و تمام دیجیتال با پروتكل Multi-drop ما بین ادوات و وسائل ابزار دقیقی هوشمند فیلد
(Intelligent Field Device)همچون سنسورها (Sensors) ، عملگرها (Actuators) ، ترانسمیترها (Transmitters) و; با كنترلر و كنترل مركزی می باشد و هدف در این سیستم توزیع كار كنترلی و استراتژی كنترل در كل ادوات فیلد می باشد.
IEC(International Electrotechnical Commission) پروتكل های زیر را برای فیلد باس معرفی كرده است:
Foundation Fieldbus and HSE
Controlnet
Profibus and Profinet
P-NET
WordFIP
INTERBUS
SwiftNet
Foundation Fieldbus) FF) ))از استاندارهای معروف فیلد باس است كه در سال 1994 جهت اهداف زیر معرفی شدو این بخش به تو ضیح در مورد این استاندارد اختصاص دارد:
1 ترقی دادن فیلد باس و گسترش آن هم برای راحتی مصرف كننده و هم برای تولید كننده
2 رسیدن به یك استاندارد مناسب و هماهنگ
به دلیل سرعت تحولات و پیشرفت صنعت، بخصوص صنعت كنترل، سریع بوده و روز به روز سیستمهای پیشرفته تری تولید می شود و سیستم های قبلی و قدیمی (Pneumatic&DCS) از رده خارج می شوند، لذا از نظر آینده نگری و خصوصا از نظر اقتصادی طبیعی. منطقی به نظر می رسد كه بجای انتخاب سیستمی كه در حال از رده خارج شدن می باشد و در سه یا چهار سال آینده مشكل قطعه یدكی و سرویس دهی از طرف سازندگان را خواهد داشت، سیستمی را انتخاب كرد كه حداقل با این سرعت پیشرفت تا دو دهه دیگر نگرانی مشكلات تعویض و از رده خارج شدن را نداشته باشد.شبكهFieldbus شبیه LAN بوده و تركیبی از سگمنتها می باشد و هر سگمنت به یك كارت كنترلی به نام H1 متصل می باشد و قابلیت اتصال چند وسیله ابزار دقیقی را فقط با یك جفت سیم فراهم می كند وجایگزین سیستم
Tranditional point-to- point) 4-20mA)شده است كه برای هر تجهیز فیلد یك جفت سیم بكار می رود.سیگنال Fieldbus به وسیله سوار شدن بر روی یك ولتاژ مستقیم كه وظیفه تغذیه ادوات Fieldbus را دارد، منتقل می شود. انجام این كار بوسیله دستگاهی به نام Power Conditionكه مابین منبع تغذیه و شبكه Fieldbus قرار دارد، صورت می گیرد و كنترل این تبدیل از طریق سیستم برنامه ریز گذرگاه به نام
LAS(Link Active Scheduler)انجام می شود. سیگنالهای FCS با استفاده از یك تكنیك خاص، تبدیل به كد می شود. این سیگنال “ سیگنال سنكرون “ نامیده می شود.
معرفی دو استراتژی Field bus و DCS:
فیلدباس یك پروتكل ارتباطی است كه باید استاندارد گردد تا بصورت جهانی، مورد قبول و استفاده در آید. فیلدباس همانگونه كه گفته شد یك سیستم ارتباطی دیجیتالی دو طرفه را جایگزین روش سنتی 4 تا 20 میلیآمپر میكند. مزایای استفاده از این سیستم ارتباطی جدید را میتوان بصورت زیر درنظر گرفت:
دقت و اقابلیت اطمینان بیشتر اطلاعات رد و بدل شده
امكان دسترسی متنوعتر به یك سنسور
امكان عیبیابی و پیكربندی از راه دور
كاهش حجم سیمكشی
امكان استفاده از سیمكشی فعلی
قابلیت اطمینان و دقت این سیستم از آنجا ناشی میشود كه سنسورها مجهز به میكروپروسسور هستند و مثلا” در یك حلقه كنترلی، میكروپروسسورهای موجود در سنسور و شیرهای كنترلی، مستقیما” با یكدیگر اطلاعات را بصورت دیجیتالی رد و بدل میكنند و نه به كمك مبدلهای A/D و D/A كه خود منجر به بروز خطا میشود. مزیت انتقال دیجیتالی در آن است كه نویزهای موجود، به هیچ وجه نمیتوانند كمیت منتقله را دچار تغییر نمایند.
امكان دسترسی متنوع به یك سنسور هم به این معنی است كه مثلا” سنسور فشار كه وظیفه اصلی آن اندازهگیری فشار است، همزمان میتواند دمای پروسه را هم اندازهگیری كرده و انتقال دهد.
تنظیمات و پیكربندی(Configuration) دستگاهها و همچنین كالیبره كردن آنها براحتی و از اتاق كنترل میسر است.كاهش حجم سیمكشی نیز با توجه به آنكه، همگی یا گروهی از سنسورها بر روی فقط یك كابل دو رشته نصب شدهاند و نیازی به سیمكشی مجزا برای هر سنسور تا اتاق كنترل نیست، مشهود میباشد.
بسیاری از پروتكلهای فعلی سنسورهای هوشمند (smart) غیر فیلدباس، مختص فقط كمپانی سازنده خود است. استفاده از این محصولات، باعث وابسته شدن مصرفكننده به یك شركت خاص است و اگر در طرح توسعه، نیاز به سنسوری خاص باشد كه آن شركت نداشته باشد، مصرفكننده مجبور است به 4 تا 20 میلی آمپر برگردد. اما یك سیستم باز (Open system) ، چیزی دقیقا” مخالف مورد بالاست. در یك سیستم باز، آخرین استانداردها براحتی در دسترس همگان است و
شركتهای متعدد میتوانند سنسورها و تجهیزات خود را مطابق آن ساخته و به دست مصرفكننده برسانند. مطابق این استاندارد و وجود استاندار 4 تا 20 میلیآمپر باعث شده است كه سنسورها و تجهیزات مطابق این استاندارد، بتوانند بدون هیچگونه مشكلی كار كنند. این موضوع را انطباق و یا توانایی كار با هم گویند (Interoperability) . فیلدباس این موضوع را نیز پشتیبانی میكند.سیستمهای فیلدباس برای ایجاد ارتباط بهتر بین وسایل سطح field و واحد كنترل، درصنعت بوجود آمدند.
نگاهی به روش قدیمیتر انتقال اطلاعات، ما را با ضرورت استفاده از باس آشنا می سازد. پس از كنترلرهای پنیوماتیكی و همزمان با استفاده از كنترلرهای الكتریكی، مقدار استاندارد جریان 4 تا 20 میلی آمپر برای انتقال اطلاعات آنالوگ بصورت استاندارد پذیرفته شد. در این كنترل كننده ها برای هر كدام از وسایل سطح فیلد، باید یك جفت سیم از اتاق كنترل كشیده می شد و ارتباط از طریق این سیمها فقط در یك جهت انجام می شد. با پیشرفت تكنولوژی از شبكه های باس برای انتقال اطلاعات كنترل كننده های دیجیتالی جدید و ابزار دقیق هوشمند استفاده می شد.
برای دریافت اینجا کلیک کنید
تعداد کل پیام ها : 0