دانلود مقاله بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی

دانلود مقاله بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی انواع سیستم های کنترل صنعتی بررسی سیستم های کنترل صنعتی امنیت سیستم های کنترل صنعتی سیستم های کنترل در صنعت نفت بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی مقاله کنترل صنعتی دانلود کتاب کنترل صنعتی آزمایشگاه کنترل صنعتی سیستم های کنترل صنعتی

بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی

« چکیده »
در هر صنعتی اتوماسیون سبب بهبود تولید می گردد که این بهبود هم در کمیت ومیزان تولید موثر است و هم در کیفیت محصولات.هدف از اتوماسیون این است که بخشی از وظایف انسان در صنعت به تجهیزات خودکار واگذار گردد. در یک سیستم اتوماتیک عملیات شروع،تنظیم و توقف فرایندبا توجه به متغیر های موجود توسط کنترل کننده سیستم انجام می گیرد. هر سیستم کنترل دارای سه بخش است: ورودی ، پردازش و خروجی .
انواع استراتژی های کنترل:
کنترل حلقه باز
کنترل پیشرو
کنترل حلقه بسته
کنترلر مغز متفکر یک پردازش صنعتی است و تمامی فرامینی راکه یک متخصص در نظر دارد اعمال کند تا پروسه، جریان استاندارد خود را در پیش گیرد و نهایتا پاسخ مطلوب حاصل شود از طریق کنترلر به سیستم فهمانده می شود.
یک کنترلر چگونه عمل می کند؟
در ابتدا سیگنال خروجی از سنسور وارد کنترلر می شود و با مقدار مبنا مقایسه می گردد و نتیجه مقایسه که همان سیگنال خطا می باشد، معمولا در داخل کنترلر هم تقویت شده و هم بسته به نوع کنترلر و پارامترهای مورد نظر، عملیاتی خاص روی ان انجام می گیرد سپس حاصل این عملیات به عنوان سیگنال خروجی کنترل کننده به بلوک بعدی وارد می شود. مقایسه سیگنالها و تقویت اولیه در همه کنترلر ها صرف نظر از نوع انها انجام می گیرد ،در واقع این عملیات بعدی است که نوع کنترلر را مشخص می کند.
PLCاز عبارت Programmable Logic Controller به معنای کنترل کننده قابل برنامه ریزی گرفته شده است.PLC کنترل کننده ای است نرم افزاری که در قسمت ورودی، اطلاعات را بصورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ای که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمانهایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان ، ارسال می کند.
بطور کلی می توان زبانها برنامه نویس PLCرا به پنج دسته تقسیم کرد:
• زبان SFC یا Sequential Function Chart Language
• زبان FBD یا Function Block Diagram Language
• زبان LD یا Ladder Diagram Language
• زبان ST یا Structured Text Language
• زبان IL یا Instruction List Language

به طور کلی چهار سیستم کنترلی وجود دارد:
۱٫سیستمهای رله ای از قدیمی ترین سیستم کنترلی هستند. در این سیستمها کلیه عملیات کنترلی با استفاده از رله ها انجام می پذیرد.
۲٫سیستمهای کنترلی مبنی بر مدارهای منطقی. در این سیستم ها از دروازه های منطقی و تراشه های کوچک برای پیاده سازی عملیات منطقی استفاده می شود.
۳٫کنترل با کامپیو تر شخصی
۴٫کنترل مبنی بر PLC.
سیستم SCADAعلاوه بر کاربرد در فرایندهای صنعتی مانند تولید و توزیع برق ( به شیوه های مرسوم یا هسته ای) ،ساخت فولاد، صنایع شیمیایی،صنایع آب ،گاز و نفت در بعضی از امکانات آزمایشی مانند فوزیون هسته ایی نیز کاربرد دارد.
اندازه اینچنین تاسیساتی از ۱۰۰۰تا چندین ده هزار کانال I/O می باشد. و با کمک شبکه ها و سیستمهای مخابراتی منطقه وسیعی را تحت بازرسی ونظارت قرار می دهد.
سیستمهای SCADA بر روی سیستم عاملهای DOS، VMSو UNIXقابل اجرا هستند در سالهای اخیر همه سیستم های SCADAبه سمت سیستم عامل NT و بعضی هم بسمت Linuxگرایش پیدا کرده اند.

« پیشگفتار»
اصطلاح اتو ماسیون صنعتی به طور عام مربوط به علوم و تکنولوژی کنترل پروسه است و شامل کنترل فرایند های متفاوتی در صنعت است. این بحث امروزه در مجامع صنعتی بصورت خیلی عادی رایج است و در بسیاری از اماکن صنعتی به مرحله اجرا در آمده است.
توسعه در کنترل و صنعتی سازی امکان پیشرفت بیشتر و گسترده تر پروسه های پیچیده و دخالت دادن تکنولوژیهای جدید و استفاده از مزایای اقتصادی آنها را فراهم ساخته است .
و لازم است به این نکته مهم متذکر شویم که اقتصادی کردن سیستمها زیر ساخت پیشرفتهای آن بوده و هست وهمین پیشرفت ها منجر به این شد که اقبال عمومی نظر به سیستمهای تمام توماتیک داشته باشد.
یکی از قایلیتهای مهم خودکار سازی وجود تجهیزات قابل انعطاف یا به عبارتی انعطاف پذیری است که به اختصار می توان به شکل زیر تعریف کرد:
سازگاری آرام و پیوسته در تغییر یک کارخانه با رعایت استفاده بهینه از امکانات موجود و گام برداشتن به سوی پیشرفت با رعایت انطباق با سیستمهای قدیمی و بالا بردن قابلیتها و کیفیت تولید و بهینه سازی در مواد اولیه مصرفی و انرژی.
این خواسته سیستمها را به سوی طراحی و ساخت مجتمعهای تمام کامپیوتری CIM هدایت کرد.
این مقوله روی نمایش پروسه ها در زمان کنترل تولید و قابلیت تقسیم کار بین قسمتها و طراحی فراورده ها با مواد اولیه و انرژی مصرفی و زمان کم و کیفیت بالا تمرکز دارد.در بحث توسعه تکنولوژی و اتوماسیون مدرن عوامل متفاوتی دخالت داشته اند،

که از جمله آنها عبارتند از:
• پیشرفت میکرو پروسسور ها، حافظه ها و توسعه تکنولوژی VLSI مربوط به سنسورها و تکنولوژی فیبر نوری
• عملی شدن کنترلر های قابل برنامه ریزی(PLC)
• استاندارد کردن سخت افزارهای ماژولار و نرم افزار های کنترل پروسه
• پیشرفت در تکنولوژی کامپیوتر
• ضرورت ایجاد قابلیتهای نمایش فرایندها به صورت on-line و به شکلی جذاب برای ارتباط کاربر به صورت استاندارد
• استاندارد شدن ارتباط و خطوط مخابره داده در کامپیوترها
• سازگار بودن با روشهای متفاوت سیستم . کنترل جدید مانند تخمین پارامتر ، کارهای وفقی بهینه و خود تنظیمی
• توسعه روشهای هوشمند علمی و عملی
 
فهرست مطالب
مطالب مقدماتی
به نام او    ۲
بسم الله الرحمن الرحیم     ۳
عنوان بندی     ۴
چکیده ۵
پیشگفتار    ۷
سپاس گزاری    ۹
تقدیم به      ۱۰
فصل اول   « مقدمه ای بر سیستم های کنترل »    ۱۸
کنترل و اتوماسیون   ۱۸
مشخصات سیستم های کنترل    ۱۹
ورودی ها   ۱۹
خروجی ها   ۱۹
پردازش   ۲۰
انواع فرایندهای صنعتی ۲۰
فرایند تولید پیوسته ۲۰
فرایند تولید انبوه ۲۱
فرایند تولید اقلام مجاز   ۲۱
استراتژی کنترل    ۲۱
کنترل حلقه باز ۲۱
کنترل پیشرو   ۲۲
کنترل حلقه بسته   ۲۲
انواع کنترلرها     ۲۳
کنترلرهای ناپیوسته    ۲۴
کنترلرهای پیوسته ۲۴
کنترلر تناسبی ۲۴
کنترلر انتگرالی    ۲۵
کنترلر تناسبیانتگرالی۲۵
کنترلر تناسبیمشتق گیر۲۶
کنترلر PID 26
کنترلر نیوماتیکی ۲۷
کنترلر هیدرولیکی۲۷
کنترلر الکترونیکی۲۷
سیر تکاملی کنترل کننده ها۲۷
فصل دوم   « انتقال اطلاعات در صنعت » ۲۹
مقدمه ۲۹
معماری شبکه  ۳۱
لایه فیزیکی      ۳۲
لایه دیتا لینک ۳۲
لایه شبکه ۳۲
لایه انتقال ۳۲
لایه session 33
لایه Application33
استانداردهای معروف لایه فیزیکی شبکه های صنعتی    ۳۴
Rs232   ۳۴
RS449   ۳۵
RS530      ۳۵
RS423 35
RS422   ۳۵
RS485    ۳۶
گذرگاه H1   ۳۶
گذرگاه H2      ۳۷
HART 37
معرفی واسط های انتقال و عوامل موثر در انتقال     ۳۷
کابل کواکسیال      ۳۷
زوج سیم به هم تابیده   ۳۸
فیبر نوری      ۳۸
پروتکل ها و استانداردها     ۴۰
استانداردهای اترنت ۴۰
پروتکل MAP 40
پروتکل TOP 41
پروتکل TCP/IP   ۴۱
پروتکل SNA    ۴۲
پروتکل MM   ۴۲
استاندارد Bus   Field   ۴۲
استاندارد Profi Bus     ۴۳
فصل سوم   « کنترل کننده های برنامه پذیر PLC »۴۳
مقدمه۴۳
مقایسه سیستم های کنترلی مختلف۴۴
توجهات خاص در بکار گیری سیستم های PLC   ۴۵
سخت افزار PLC46
ماژول منبع تغذیه۴۷
واحد پردازش مرکزی ۴۷
حافظه ۴۸
ماژول های ورودی ۴۸
ماژول های خروجی ۴۹
ماژول تغییر شکل سیگنال۴۹
ماژول ارتباط پروسسوری    ۵۰
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      ۵۷
زبان LD     ۵۸
زبان ST     ۵۹
زبان IL   ۵۹
توابع کنترل پیوسته در PLCها۶۰
ماژول های PID 60
برنامه ریزی ماژول های PID 61
کاربرد ماژول های PID   ۶۱
ارتباط در PLCها ۶۲
ارتباط سریال   ۶۲
فاصله انتقال    ۶۳
حلقه جریان ۲۰ mA   ۶۳
۴۲۳/۴۲۲ RS     ۶۳
ارتباط PLCها ، ماژول ها و برنامه ریزی   ۶۴
ارتباط بین چندین PLC     ۶۵
شبکه های محلی ۶۵
کنترل گسترده   ۶۶
فصل چهارم   « سیستم های کنترل گسترده DCS »۶۷
مقدمه    ۶۸
ایجاد سیستم های کنترل کسترده DCS   ۶۸
ساختار سیستم های DCS   ۷۰
اعمال کمپیوتر مرکزی      ۷۲
سطوح کاری   ۷۴
سطح کنترل مستقیم پروسه ۷۵
سطح کنترل مدیریتی   ۷۶
سطح کنترل ترتیبی تولید ۷۶
سطح کنترل مدیریت پلانت۷۶
برخی از مزایای DCS79
Data Base Organization79
اصول کاری سیستم های DCS   ۸۴
المان های سیستم ۸۷
ارتباط ماشین با انسان ۸۷
سطح صفر(حوزه میدان) ۸۸
A500 & Procontrol I 90
ایستگاه واسطه۹۰
ایستگاه کامپیوتر مرکزی ۹۱
قسمت نمایشگر ۹۲
ساختار و چگونگی نمایش دادن ۹۳
نمایش میله ی استاندارد ۹۴
صفحه کلید۹۵
کاربردها ۹۶
فصل پنجم   « سیستم های اتوماسیون APACS »   ۹۶
مقدمه   ۹۷
Controller Configuration Software 97
بسته های نرم افزاری APACS 98
Configuration Software98
امکانات Mation 4 99
واسط اپراتوری (Operator Interface)99
Internet Based viewer101
Historian Open 101
Industry specific Options 102
UnixBased operator Interface102
سایر ویژگی های APACS103
سخت افزار سیستم APACS   ۱۰۳
افزونگی (Redundancy)104
معماری سخت افزاری APACS   ۱۰۵
سیستم محلی ۱۰۶
Plantwide System   ۱۰۶
QUADLOG   ۱۰۷
بسته های سخت افزاری APACS108
انواع پیکربندی MODULPAC 1000110
MODULPAC 2000   ۱۱۲
RACKs(قفسه ها) سیستم APACS115
I/O RACK Remote   ۱۱۶
I/O Bus   ۱۱۷
Power Bus   ۱۱۷
نصب I/O RACK Remote 118
شناسایی سخت افزار   ۱۱۸
آماده سازی ۱۱۹
ملاحظات محیطی ۱۲۱
مونتاژ I/O RACK Remote 122
کابل I/OBUS   و اتصالات موازی/ جامپر۱۲۳
MODULRAC 124
SIXRAC 125
UNIRAC   ۱۲۵
RIS126
ویژگی های سخت افزاری RIS 126
قابلیت های RIS 127
ماژول های کنترل ۱۲۸
پیکربندی (Configuration)   ۱۳۰
شرح مدار ماژول کنترل +ACM130 WATCHDOG/RESET131
Time Out & Bus Arbitration Bus   ۱۳۱
RAM and ROM131
Serial ports   ۱۳۲
MODULBUS   ۱۳۲
I/O BUS133
SCSI REDUNDANCY133
ماژول های I/O 134
توصیف مدار SDM 136
فصل ششم   « سیستم های SCADA »۱۳۷
SCADA چیست؟ ۱۳۷
معماری   SCADA138
ارتباطات ۱۳۹
واسط ها ۱۳۹
REDUNDANCY 140
MMI141
Handing Alarm 141
Logging / Archiving 142
ایجاد گزارش ۱۴۲
فصل هفتم   « سیستم های FIELD BUS و مقایسه آنها با سیستم های DCS »
مقدمه۱۴۳
نحوه عملکرد سیستم های  FCSدر مقایسه با DCS   ۱۴۵
مدل مرجع OSI 147
انواع لایه های فیلد باس۱۴۷
لایه فیزیکی   ۱۴۷
لایه پشته ارتبطات۱۴۸
لایه کاربردی ۱۴۸
دسته بندی فیلد باس ۱۴۸
توپولوژی های فیلد باس ۱۴۹
Chain daisy Topology149
Tree Topology   ۱۵۰
Spur Topology 151
Point to Point Topology 151
مقایسهFCS  و DCS و مزایا و معایب آنها نسبت به یکدیگر ۱۵۳
سایر مزایایFCS156
خاصیتInteroperability   ادوات FCS   ۱۵۷
معایب فیلد باس   ۱۵۹
انواع بلوک های استاندارد   ۱۵۹
منابع