فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:160
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 ای بر سیستم های کنترل » ---------------------------------------------------------- 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 سیستم های FCSدر مقایسه با DCS -----------------------------------------------------------145
مدل مرجع OSI ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------147
عنوان صفحه
انواع لایه های فیلد باس -----------------------------------------------------------------------------------------------------147
لایه فیزیکی ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------147
لایه پشته ارتبطات -----------------------------------------------------------------------------------------------------------148
لایه کاربردی --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------148
دسته بندی فیلد باس --------------------------------------------------------------------------------------------------------148
توپولوژی های فیلد باس ----------------------------------------------------------------------------------------------------149
Chain daisy Topology-------------------------------------------------------------------------------------------------149
Tree Topology -------------------------------------------------------------------------------------------------------------150
Spur Topology ------------------------------------------------------------------------------------------------------------151
Point to Point Topology ---------------------------------------------------------------------------------------151
مقایسهFCS و DCS و مزایا و معایب آنها نسبت به یکدیگر ----------------------------------------------153
سایر مزایایFCS -----------------------------------------------------------------------------------------------------------156
خاصیتInteroperability ادوات FCS -------------------------------------------------------------------------157
معایب فیلد باس ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------159
انواع بلوک های استاندارد -------------------------------------------------------------------------------------------------159
منابع
« 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:
1.سیستمهای رله ای از قدیمی ترین سیستم کنترلی هستند. در این سیستمها کلیه عملیات کنترلی با استفاده از رله ها انجام می پذیرد.
2.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.
3.کنترل با کامپیو تر شخصی
4.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 1000تا 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
تحقیق بررسی ساختار و نحوه عملکرد سیستم های کنترل صنعتی
