دانلود تحقیق بررسی سیستم های کنترل گسترده DCS

معرفی سیستم PROCONTROL P
سیستم PROCONTROL P ساخت شرکت ABB یکی از سیستم ها کنترل گسترده است که برای کنترل نیروگاه ها استفاده می شود.

در این سیستم با استفاده از حافظه در ریزپردازنده سعی شده است که تا حد ممکن از نرم افزار به جای سخت افزار استفاده گردد.

همچنین به جای استفاده از روش سیم کشی معمول از سیستم باس استفاده شده است.

باس حاوی تمامی سیگنال ها و اطلاعات کامل سیستم است.

این سیستم به گونه ای طراحی شده است که تمام وظایف کنترل ‏فرآیند و نمایش آن را انجام دهد.

این وظایف عبارتند از:
تبدیلات سیگنالها
انتقال اطلاعات
نظارت
کنترل دیجیتال
کنترل آنالوگ
حفاظت
مدیریت فرآیند
بهره برداری و مراقبت فرآیند
PROCONTROL P دارای یک شاهراه ارتباطی است که انتقال اطلاعات با این وسایل و اجزای کنترلی را برقرار می سازد.

انتقال اطلاعات به صورت سریال و پیوسته برای کنترل سیستم از طریق یک شاهراه ارتباطی صورت می گیرد.

این شاهراه غالباً دارای یک ساختار دو کاناله و به خاطر افزونگی است.

ایستگاهها به شاهراه ارتباطی متصل می شوند.

از این ایتسگاه ها به منظور انجام اعمال تبدیل سیگنال ها و کنترل دیجیتال و آنالوگ استفاده می شود.

شکل 1- عملکرد اپراتور- نظارت- ثبت
کنترل و نظارت اپراتور بر فرآیند به وسیله دستگاه ارتباط با اپراتور POS انجام می‌پذیرد.

Pos برای این نمایش فرایند از تصویرهای رنگی و برای دریافت پیام از صفحه کلیدها و یا Mouse استفادهمی کند.

به وسیله سیستم عیب یاب CDS علاوه بر عیب یابی خودکار سیستم و تجهیزات، قابلیت مشاهده و دسترسی به تمامی اطلاعات سیستم فراهم گشته است.

رابطهای استاندارد امکان ارتباط ببین Procontrol P و کامپیوتر و یا سایر سیستم های کنترل را برقرار می سازند.

Procontrol P وظایف کنترل و حفاظت قسمت های مهم و حساس مثل کنترل و حفاظت توربین و یا حفاظت دیگ بخار را نیز به عهده می گیرد.

سیستم ها و اجزاء منحصر به فرد و غیر متمرکز با ترکیب شدن با یکدیگر گروه های پردازشی جامع و کاملی را در سطوح مختلف سیستم کنترلی، به صورت سلسله مراتبی به وجود می آورند.

شکل 2- ساختار عملیاتی سیستم کنترل
یک مدول الکترونیک عمل کنترل یک یا چندمحرک وابسته به هم را انجام می دهد.

این کار در سطح کنترل محرک صورت می گیرد.

در سطح بالون کنترل محرک، چندین مدول کنترل محرک که مربوط به یک قسمت از فرآیند هستند، با استفاده از یک مدول در سطح کنترل گروهی، هدایت و هماهنگ می شوند.

در سیستم های پیشرفته کنترل خودکار، کنترل تمام سیستم توسط یک واحد کنترل، از سطح واحد صورت می گیرد.

به خاطر ساختار غیر متمرکز و قابلیت پیشتیبانی، سیستم POS می تواند تمام نیازها برای دسترسی به سیستم را پاسخ دهد.

سطح مدیریت، وظیفه مدیریت و نظارت روی چندین واحد مختلف، برای انجام عملیاتی معین (از قبیل بهینه کردن قیمت و …) را بر عهده دارد.

نیازها و ملزومات مختلف قابل دسترسی و یا پشتیبانی برای سیستم های نیروگاهی عبارتند از:
- دسترسی سریع برای سیستم هایی که تاثیر مستقیم بر روی تولید دارند.

- دسترسی متوسط به قسمت هایی که یک اشکال یا خطای کوتاه مدت در آنها باعث تاثیر بر روی تولید نشود.

- امکان دسترسی به قسمت هایی که تاثیرات اندکی روی تولید دارند.

نیازهای دسترسی در هر یک از موارد بالا به وسیله یک طراحی مناسب با ایجاد سیستم پشتیبانی صورت می گیرد.

خصوصیات این سیتسم در ضمیمه الف ارائه شده است.

سیستم عیب یاب سیتسم کنترل Procontrol P به طور خودکار اشکالات سیستم را نشان می دهد.

مبدلها، اندازه گیرها، مدولها سیستم انتقال و کنترل کننده ها به طور کامل بررسی و کنترل می شوند.

تمام مدولها دارای قابلیت خود عیب یابی هستند.

تجهیزات عیب یابی کاملا از وسایل و تجهیزات عملیاتی مستقل هستند.

علائم هشدار دهنده، علاوه بر اینکه بر روی مدولهای مختلف مشخص هستند، همراه با جزئیات در قسمت اطاق کنترل نیز نمایش داده می شوند.

عملکرد خودکار تشخیص عیب برای تجهیزات کنترلی، عیب یابی سریع کاهش زمان تعمیرات و در نتیجه، بالارفتن قابلیت اعتماد را در خواهد داشت.

2.دستگاه POS این قسمت با بهره گیری از واحد نمایش رنگی ویدیوئی VDU و صفحه کلید ها، Mouse امکان نمایش و زمان در تنظیم و هدایت فرآیند را مهیا می سازد.

سیستم ارتباط با اپراتور طراحی شده برای اتاق کنترل، pos 20 و یا pos 25 است، که هر کدام دارای خصوصیاتی می باشند.

Pos 20 نسخه قدیمی تر این سیستم است که بر مبنای کامپیوترهای VAX کار می کند و از نظر عملیاتی از pos 25 (که جدیدتر است) ضعیفتر می باشد.

Pos 25 براساس کامپیوتر های شخصی کار می کند.

این کامپیوتر ها باید دارای قابلیت هایی همچون حافظه زیاد و پردازشگر قوی باشند.

در هر حال، هر دو سیستم با توجه به تفاوت هایی که دارند قابلیت ارتباط وسیعی را مابین اپراتور و فرایند فراهم می کنند.

مشترکات این دو سیستم در اینجا بحث می شود و خصوصیات آنها در ضمایم ب و ج در آخر گزارش ارائه شده است.

با توجه به خصوصیات سیستم سلسله مراتبی،در اتاق فرمان نیز برای نمایش اطلاعات از این روش استفاده شده است.

دستگاه pos دارای ساختار غیر متمرکز است که در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3- ساختار غیر متمرکز Pos دستگاه pos برتری های زیر را نسبت به اتاق فرمان های معمولی دارد.

بنا به نیاز اپراتور، اطلاعات را روی صفحه تصویر، نمایش می دهد.

نمایش اطلاعات در هر تصویر به اندازه کافی و لازم با درج جزئیات در هر زمان می باشد.

هماهنگی بهتر با ساختار غیر متمرکز برای هدایت فرایند، نسبت به کنترل فرایند از اتاق فرمان های معمولی با حجم اطلاعات زیاد احتیاج به فضای کمتری دارد.

قابلیت تطبیق ساده و انعطاف پذیر نسبت به وظایف متغیر قابل برنامه ریزی نمایش با کیفیت عالی نگاهداری ساده قابل توسعه (سادگی) مشخصه ویژه دستگاه POS امکان نمایش گرافیکی و چند جانبه در سطوح مختلف است.

این نمایش ها عبارتند از: نمایش کل فرایند: نمایش بخش های مختلف فرایند و اعلام اشکالات آنها نمایش ناحیه: نمایش جامع گروه های عملیاتی بخشی از فرایند (ناحیه) و اعلام اشکالات انها نمایش گروه: نمایش جامع عملیات حلقه های کنترل یک گروه مشخص یا مقادیر اندازه گیری شده نمایش حلقه: مسیر کامل عملیات یک حلقه کنترل و مقادیر اندازه گیری شده را نمایش می دهد.

تصور Mimic: نمایش عمومی و شبیه سازی شده فرایند و نمایش اطلاعات جاری فرایند نمایش منحنی: نمایش کمیت ها نسبت به زمان «امکان ثبت و نمایش 6 محنی روی صفحه تصویر با دقت و درجه بالای گرافیکی وجود دارد.» تصویر مشخصه: نمایش منحنی مشخصه د رمحورهای X – Y که نشان دهنده نقاط کار جاری اجزا مهم فرایند نمایش نمودار: نمایش گروهی از کمیت ها، (مثل درجه حرارت) که دارای یک واحد یکسان می باشند.

نمایش اخطار یا هشدار: تمام اشکالات و هشدارهای سیستم نمایش داده می شود و در صورت بروز اشکال با فشردن یک کلید بدون توجه به هر سطح می توان به نمایش هشدار رجوع کرد.

یکی از قابلیت های پیشرفته این سیتسم استفاده از چند VDU برای نمایش اطلاعات فرایند و صفحه کلیدهایشان برای انتخاب نوع تصویر می باشد.

این وسایل می توانند باکامپیوترهای موجود در شبکه ارتباط داشته باشند.

کامپیوترها به یک باس مرکزی متصل هستند و از طریق اطلاعات کل فرایند رامنتقل می کند.

یک قابلیت مهم دیگر این سیستم طراحی اتاق کنترل بدون در نظر گرفتن اندازه کل فرایند است.

این مسئله در جایی اهمیت خود را نشان می دهدکه فرایند به تدریج و به مرور زمان تکمیل گردد.

چرا که مقدار اطلاعات که نمایش داده می شود، فقط به تعداد کامپیوترهای غیر متمرکز که مورد استفاده قرار می گیرند، بستگی دارد.

بنابراین احتیاج به تغییر سیستم نداریم.

برای هر کدام از کامپیوترهای موجود می توان یک کامپیوتر به عنوان افزونه در نظر گرفت تا قابلیت اطمینان افزایش یابد.

اجزا سخت افزار سیستم POS عبارتند از: رابط برای اتصال به شاهراه ارتباطی دوگانه (دوبل) سرویس دهنده و وسایل جانبی (چاپگر، صفحه کلید، کامپیوتر و ….) شبکه استفاده شده در این سیستم Ethernet می باشد.

این شبکه معمولا دارای افزونگی است.

به وسیله شبکه LAN چندین واحد پردازشگر با صفحه کلیدها، چاپگرها، و … می توانند با هم در ارتباط باشند.

ارتباط با شاهراه ارتباطی دوگانه به وسیله مدولهای رابط که هوشمند هستند انجام می گیرد.

بدین وسیله انتقال اطلاعات در مسیر سیستم کنترل به pos و بالعکس، از مسیر pos به سیستم کنترل جریان می یابد.

واحد پردازنده مرکزی یک کامپیوتر پر قدرت 32 پیتی با حافظه زیاد است.

تجهیزات کنترل و ابزار دقیق ایستگاه ها از مجموعه مدولهایی که وظیفه ارتباط سیگنالها، کنترل دیجیتال و آنالوگ و همچنین نظارت بر ارتباطات بین مدولها و تشخیص عیب را بر عهده دارند، تشکیل شده اند.

شکل 4- ساختار یک ایستگاه با مدلهای مختلف شاهراه ارتباطی به طریق دو خط مجزا و ایزوله وارد ایستگاه می شود.

یک مدول تزویج رابطه مخابراتی بین شاهراه ارتباطی و باس ایستگاه را فراهم می سازد.

خطوط ارتباطی برای قابلیت اطمینان بیشتر دارای ساختار دوتایی (دوکاناله) هستند.

جریان اطلاعات در داخل ایستگاه به وسیله کنترل کننده باس ایستگاه که کاملا خودکار و مجزا از شاهراه کار می کند، تنظیم و کنترل می شود.

بنابراین عملکرد مستقل یک ایستگاه نیز امکان پذیر است.

ایستگاه ها دارای خواص زیر هستند: ساختار مدولور در جاهایی که سیستم کنترل باید از لحاظ حجم کار محدود باشد، توابع کنترلی در یک ایستگاه قرار می گیرند.

امکان ارتباط هر نقطه اطلاعاتی را هر نقطه دیگر در سیستم از طریق شاهراه ارتباطی وجود دارد.

برحسب کاربرد (اندازه گیری آنالوگ یا دیجیتال) می توان مدول ها را در ایستگاه های مختلف توزیع نمود.

رابطهای سیگنال های ورودی به سیستم که کار اتصال فرآیند به باس سیستم و همچنین تبدیل سیگنال ها را به عهده دارند.

همانند مدولهای ورودی سیگنال، مدولهائی برای خروج سیگنال‌ها نیز موجود می باشد که سیگنال روی باس را به سیگنال ولتاژ یا شدت جریان تبدیل می کند.

الف- مدول ورودی آنالوگ این مدول ها برای سیگنال های آنالوگ با جریان صفر یا 4 تا mA20، ولتاژ 0 تا 10 ولت، ترمومترهای مقاومتی و ترموکوپل ها مورد استفاده قرار می گیرند.

مدولهای ورودی آنالوگ دارای قابلیت های زیر هستند: منبع تغذیه برای ترانسمتیوها ایزوله بودن ونداشتن تداخل با سیستم آزمایش سیگنال برای بررسی خارج از محدوده بودن دامنه عملکرد از %50 تا %150 دامنه اندازه گیری خطی کردن منحنی مشخصه RTD و ترموکوپلها نظارت و اعلام حدود مقدار فرایند تا 4 حد، روی یک مقدار اندازه گیری (خیلی کم، کم، زیاد، خیلی زیاد) تصحیح اندازه گیری وبی سیالوت و سطح (مانند جذرگیری…) فیلتر کردن مقدرا اندازه گیری با خاصیت حذف اغتشاش ولتاژ برای فرکانس 50Hz و هارمونیکهای آن.

به عنوان یک انتخاب، مدول های ورودی می توانند با فیلتر غیر خطی تطبیقی مجهز شوند که برای سیگنال های فرایند با اغتشاشات زیاد، بهبودی عالی در کیفیت تنظیم کننده ها بوجود آورد.

فیلتر کردن به وسیله فیلتر درجه 1 (تمامی این فیلترها به صورت نرم افزارای روی مدولها نصب می شوند) شکل 5- ساختار عملیاتی ب: مدول ورودی دیجیتال مدول های ورودی دیجیتال برای سوئیچ های دیجیتال با اتصال دو سیمه و برای سیگنال 24 ولت مستقیم در دسترس هستند.

این مدول ها دارای قابلیت ها و خواص زیر هستند: منبع تغذیه برای اتصال کنتاکتها فیلتر کردن ارتعاشات قطع و وصل شدن کنتاکت نظارت بر قطع سیم ارتباط با کنتاکت نظارت بر قطع شدن تغذیه نظارت بر اتصال کوتاه به بدنه صفر شدن خروجی وقتی ورودی دیجیتال اشکال داشته باشد.

نظارت بر علامت انتقال وقتی که ورودی دیجیتال اشکال داشته باشد.

شکل 6- ساختار و عملکرد مدول ورودی باتری ج- مدول خروجی سیگنال آنالوگ این مدول سیگنال موجود بر روی باس ایستگاه را به سیگنال لازم برای عملکرد روی رله ها و لامپها تولید می کند و خروجی آن 48- یا 24+ است.

د- مدول خروجی دیجیتال این مد.ل سیگنال موجود بر روی باس ایستگاه را به سیگنال لازم برای عملکرد روی رله ها و لامپها تولید می کند.

و خروجی آن –48 یا +24 ولت است.

هـ- مدول کنترل آنالوگ و دیجیتال کنترل دیجیتال و آنالوگ می تواند در هر کدام از سطوح سیستم (کنترل گروهی- کنترل محرک و سطح کنترل واحد) استفاده شود.

به خاطر استفاده از طراحی براساس ریزپردازنده تعداد مدول های مورد استفاده به طور قابل توجهی کاهش یافته و تنها یک مدول پایه نیاز است.

هر مدول به یک ریزپردازنده و سه حافظه مجهز است.

شکل 7- ساختار کلی مدول کنترل گروهی حافظه برای مقادیر ورودی و خروجی حافظه برای بلوک های عملیاتی حافظه برای برنامه کاربر برنامه کاربر با استفاده از بلوک های عملیاتی (FB) از مقادیر ورودی استفاده کرده و مقادیر خروجی را تهیه می کند.

مقادیر ورودی/ خروجی از طریق حافظه ورودی و خروجی با سیستم انتقال اطلاعات در ارتباط است.

بر روی هر سلول کنترل قابل برنامه‌ریزی یک برنامه تشخیص عیب اتوماتیکی فعال وجود دارد.

که به عنوان یک برنامه پشتیبان، صحت کار ریزپردازنده و محتویات حافظه را نظارت می نماید.

حافظه ها معمولا EEPROM هستند که در صورت قطع برق نیز محتوایشان ثابت می ماند.

شکل 8- بلوک های عملیاتی کنترل آنالوگ و باینری در کنار این توابع اصلی مقداری توابع پیچیده تر وجود دارد.

این توابع برای کاربردهای نیروگاهی تهیه شده اند که به عنوان مثال می توان به توابع کنترل محرک و محاسبات آنتالپی اشاره نمود.

مدول کنترل محرک: این مدول در اولین سطح سیتسم کنترل برای هدایت واحد نیروگاه استفاده می شود.

این کنترل کننده به وسیله اتصال کابلهای مختلف به Switch gears وصل گردیده و از طرف دیگر به باس متصل است.

این سیستم نرم افزاری را ارائه کرده است که به کمک سخت افزار، سیستم کار راه‌اندازی و خواباندن توربین ژنراتور را به صورت مطمئن و همچنین بهره برداری بهینه از توربین و ژنراتور در زیر بار را انجام می دهد.

3-رابطهای استاندارد رابطهای قابل برنامه ریزی و هوشمند هستند که امکان اتصال، کامپیوتر یا اجزاء خارجی دیگر را به شاهراه ارتباطی فراهم می آورند.

این مدولهای ارتباطی موارد زیر را برآورده می سازند.

دسترسی به اطلاعات فرایند دسترسی به اطلاعات بدون تداخل و اغتشاش قابلیت راه اندازی اتوماتیک مدول های ارتباطی بعد از قطع برق و وصل دوباره آن رابطها با استانداردهای زیر تهیه و طراحی شده اند: رابط سریال RS232 , RS422 بر طبق استاندارد IEC با پروتکل ارتباطی مطابق استاندارد DIN 19244 رابط Ethernet 802.3 بر طبق استاندارد IEC با پروتکل ارتباطی Decnet Application .

شکل 9- رابط استاندارد 4-سیستم انتقال اطلاعات سیتسم انتقال اطلاعات شامل دو مسیر اطلاعات مختلف است: 1-شاهراه ارتباطی: شاهراه ارتباطی دارای یک ساختار دو کاناله است و به گونه ای طراحی شده است که بتواند هر نوع اغتشاشات را حذف کند.

برای بال بردن درجه اطیمینان دو کانال A و B قابل تعویض با یکدیگر می باشند و حالت پشتیبانی همدیگر را دارند.

برای هر کانال شاهراه ارتباطی یک ایستگاه اصلی وجود دارد و به هر ایتسگاه اصلی تا 8 عدد شاهراه ارتباطی متصل می شود.

درحقیقت این 8 کانال با همدیگر یک کانال را تشکیل می دهند.

این کانال ها با الگوی ستاره قرار می گیرند.

(شکل 10) هر اطلاعات به طور خودکار روی تمام کانال ها پخش می شود.

از دید مخابره اطلاعات، سیستم به صورت یک خط واحد می تواند در نظر گرفته شود.

هر خط شاهراه ارتباطی از یک جفت کابل از نوع Twin axial شیلد دار تشکیل شده است.

این کابلها مصونیت میسر را در مقابل تداخل جزئیات القایی بسیار بالا می برند.

و هر خط شاهراه ارتباطی این کابل تا 1.5 کیلومتر می تواند طول داشته باشد.

برای ساختهای بیشتر می توان از کابل نوری استفاده کرد.

2- بایس ایستگاه: ارتباط داخل ایستگاه برای مدول های ورودی، خروجی و مدولهای پردازشگر به وسیله باس ایستگاه تامین می شود.

کمدهای هر ایتسگاه دارای چهار طبقه هستند که در طبقه باس ایستگاه از یک صفحه مدار چایی تشکیل شده است و مدول ها که در طبقه قرار می گیرند به آن متصل می شوند.

برای اتصال باس بین طبقه های مختلف از کابلهای نوع مسطح استفاده می شود.

وقتی باس ایستگاه به شاهراه ارتباطی متصل شود و اطلاعات شاهراه ارتباطی به صورت تلگرام فوراً روی باس ایستگاه بدون احتیاج به هرگونه حافظه واسطه قرار می گیرند.

شکل 10: ساختار سیستم انتقال اطلاعات الف: ساختار تلگرام تمام سیگنال های دیجیتال در آنالوگی که توسط باس انتقال داده می شوند، به صورت تلگرام و به فرم دیجیتال هستند.

هر تلگرام شامل بیتهای همگام سازی کد عملیاتی، آدرس و داده می باشد.

بیتهای همگام سازی، 4 بیت برای شروع تلگرام و 4 بیت برای اتمام تلگرام هستند.

از 8 بیت برای کد عملیات که نشانگر جهت انتقال، نوع داده‌ها، نوع خبر و نوع آدرس می باشد، استفاده می شود.

از 24 بیت برای آدرس دهی استفاده می شود، که از 2 بیت آن برای شماره سیستم، 8 بیت آن برای شماره ایستگاه، 8 بیت آن برای شماره مدول هر ایستگاه و 8 بیت آن برای شماره واحد ورودی و خروجی یا محاسباتی بر روی مدول استفاده می شود.

بدین ترتیب می توان حدود 15000 مدول یا 101 * 1.3 مقدار آنالوگ 1.8 * 2.1 مقدار دیجیتال را توسط یک آدرس شخصی تعیین نمود.

16 بیت از هر تلگرام برای انتقال اطلاعات استفاده می شود.

هر تلگرام می تواند محتوی یک سیگنال آنالوگ (12 بیت + بیت علامت) یا شامل تا حداکثر 16 سیگنال دیجیتال باشد.

% 25اطلاعات یعنی 18 بیت از هر تلگرام به تنهایی مربوط به مصونیت و ایمنی آن می باشد.

شکل 11- ساختار تلگرام گیرنده ها می دانند که اطلاعات مربوط به کدام فرستنده‌ای را باید دریافت کنند.

Procontrol برای مخابره اطلاعات از دو روش ترتیبی و برحسب واقعه استفاده می کند.

در روش ترتیبی کلیه ایستگاه ها در یک صف به نوبت اطلاعات خود را مخابره می کنند.در روش واقعه در صورت وقوع واقعه سیستم از حالت ترتیبی خارج شده و اطلاعات واقعه انتقال می یابد.

واقعه برای یک ورودی آنالوگ تغییر بیش از 0.39% یا گذشت بیش از 200 میلی ثانیه از آخرین مخابره اطلاعات و برای ورودی دیجیتال تغییر وضعیت، تعریف می شود.

5.

سیستم ایمنی و حفاظتی قابل برنامه ریزی این سیستم برای حفاظت تجهیزات عمده نیروگاه بخاری نظیر بویلر استفاده می شود.

و کمر حفاظت قسمت های مختلف نظیر سیستم کنترل مشعل، نظارت بر احتراق، سیستم تخلیه دود کوره دیگ بخار و نظارت بر سوخت و هوا را انجام می دهد.

از دیگر کاربردهای این سیستم می توان به سیستم ایمنی I8C در نیروگاه های اتمی اشاره کرد.

ساختار این سیستم سه کاناله است که هر سه کانال به صورت مجزا و کاملا مستقل عمل می کند، سپس با استفاده از عملگر 2 از3 فرمان خروجی انتخاب می گردد.

در این سیستم برای اندازه گیری نیز از سه کانال استفاده می کنند.

و هر سه کانال ورودی به هر سه قسمت سیستم حفاظتی وارد شده و خروجی آماده می گردد.

این سیستم برای ایمنی بیشتر آزمایشهایی را بر روی ورودی ها و خروجی انجام می‌دهد.

همچنین خود سیستم حفاظتی نیز دائماً آزمایش می شود.

6.

سیستم مهندسی، طراحی و سرویس EDS با به کارگیری کامپیوترهای قدرتمند افق جدیدی برای ابزار مهندسی، طراحی و سرویس به وجود آمد، که امکانات وسیع دستگاه EDS را به وجود می آورد.

EDS امکان دسترسی و برنامه سازی تمام ترکیبات سیستم کنترل از طریق شبکه ارتباطی را به صورت حین کار و در داخل مدولها بر روی EEPROM را دارا است.

دستگاه EDS دارای سه نوع مختلف می باشد: دستگاه EDS10 به عنوان ابزار طراحی، برنامه ریزی و سرویس برای تجهیزات داخلی خود سیستم کنترل استفاده می شود.

دستگاه EDS20‌ توسعه یافته EDS10 است و علاوه بر وظایف EDS10 ابزار جانبی ابزار دقیق (حس کننده ها، محرک ها و کابل کشی ها) را نیز شامل می شود.

دستگاه EDS30 وظیفه برنامه ریزی، طراحی و سرویس بدون استفاده از کاغذ را بر عهده دارد.

برای بایگانی و اداره مدارک ونقشه ها به صورت اتوماتیک از حافظه های الکترومغناطیسی استفاده می شود.

ساختار سخت افزار EDS مشکل از یک کامپیوتر است که امکان تبدیل به شبکه و کارموازی چند نفره را می دهد.

این کار امتیاز مهمی برای سیستم در هنگام راه اندازی ابتدائی نیروگاه در محوطه نیروگاه محسوب می شود.

از برتری های دستگاه EDS می توان به موارد زیر اشاره کرد: مدارک و نقشه های موجود با سیستم کنترل مطابقت صد در صد دارند کل طراحی بدون صرف کاغذ انجام گیرد، لذا کل نقشه های سیستم کنترل با استفاده از کامپیوتر تولید می گردد.

ساده کردن بایگانی و یافتن نقشه و صرف دقت کمتر برای سرویس در صورت نیاز به چاپ، نقشه های چاپ شده دارای فرم یکنواخت بوده و از کیفیت لازم و مشابه برخوردار هستند.

برتری دیگر بایگانی به وسیله ذخیره الکترونیکی درمقابل بایگانی معمولی به وسیله کاغذ این است که طبیعت اثری مانند کهنه یا کثیف شدن روی آن نمی گذارد.

تغییرات و سرویس را می توان بدون دیسک و با کیفیت بهتر و سریع تر انجام داد.

فصل دوم … «معیارهای ارزیابی و اولویت بندی» فصل دوم معیارهای ارزیابی و اولویت بندی سیستم های کنترل، حفاظت و سبک اطلاعات DCS در نیروگاه های بخاری دارای دو بخش عمده سخت افزار و نرم افزار می باشند.

با درنظر داشتن معیارهای تعیین کننده، سیستم DES برای نیروگاه های مذکور به قسمت های مختلف و مرتبط با یکدیگر تقسیم می گردد.

برای ارزیابی دقیق تر قسمت های مشابه، محصولات چند شرکت به صورت ذیل مورد بررسی قرار گرفت: اتاق کنترل مرکزی (CCR) شامل: سخت افزار COMPUTERS CPU RAM SISE HARD DISK SPEED OPERATOR STATION NUMBER Computer Typef CUP RAM- SISE HARD DISK PRINTER NUMBER EVENT L& ALARM SPEED HARD COPY KEBOARD & VDU RESOLUTION SIZE NUMBER MIMIC PANEL DATA LOGGER SOFT WARE ADMINISTRATION STATION CPU RAM SISE HARD DISK PRINTER VDU پانل کنترل واحد (UCB) شامل: Panel specification Eguipment & indtrumentation Division of UCB (Turbine, Generator…) Modeof operation PLC spee Manual control Alarm system Contruction requirments Syncronizing Spare Part Local cooperation سیستم انتقال اطلاعات و مدارهای واسط (باس و شبکه …) BUS redundaney Fiber optic IEEE standards BUS coupler Kequirements for SCADA Means of interface to SCADA سیتسم های جنبی و پشتیبان PCS Erg.

Workstation CPU Speed RAM Hard Disk VDU Saft ware 1- مشخصه های سازندگان از جمله معیارهای در نظر گرفته شده برای مشخصه سازندگان موارد زیر را می توان ذکر نمود: مراجع کاری در رابطه با نیروگاه ها و سیستم های DCS، از نظر تعداد ظرفیت پروژه داشتن گواهینامه ها و استاندارد های بین المللی (از جمله سری ISO 9000) در تضمین کیفیت استفاده از استانداردهای معتبر صنعتی درارائه پیشنهاد فنی استفاده از پیمانکاران داخلی و نحوه انتقال تکنولوژی به داخل کشور دخالت دادن مهندسی داخل در طراحی و نصب و راه اندازی نحوه ارائه مدارک فنی همگونی و یکسان بردن قطعات فنی به کار رفته 2-مشخصه های ساختار سیستم های بررسی شده معیارهای فنی مد نظر در ساختار سیتسم های مورد بررسی به شرح زیر بوده است: قابلیت آزمایش سیستم در مراحل راه اندازی و در حین کار وجود نقاط آزمایش و از جنبه های سخت افزاری و نرم افزاری.

سهولت در تشخیص و تصحیح عیب در سیستم سهولت بهره برداری از سیستم و آموزش سریع ضریب بالای دسترس پذیری ساختار سیستم (Avalability) ضریب اطمینان بالای سیستم (Reliability) 3-اختصاص امتیاز برای معیارهای ذکر شده در ادامه کلیه معیارهای ذکر شده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت و اهمیت نسبی معیارها در ارزیابی در جدول زیر جمع بندی گردیده است.

درصد امتیاز حاصل برای هر شرکت به صورت زیر خواهد بود: لازم به ذکر است که برای هر مشخصه در جدول فوق جداولی تنظیم شده است که نتایج آن به جدول بالا انتقال می یابد.

برای مثال مشخصه UCB که 20 درصد از امتیاز کل را به خود تشخیص می دهد، به زیر مشخصه های جزئی تری تقسیم می شود که از مجموع امتیازهای به دست آمده، در صدی از 20 درصد UCB حاصل می شود.

4-جمع بندی سیستم های بررسی شده از نظر فنی در ادامه جدول زیر امتیاز و ردیف سیستم های بررسی شده را نشان می دهد.

مزایای ABB: سابقه زیاد شرکت در نیروگاه های و سیستم های DCS (البته سابقه شرکت فوق در کلیه جزایر نیروگاهی مطرح است) داشتن استاندارد های تفصیل کیفیت سری ISO 9000 ارائه سیستم آموزشی مناسب ارائه مدارک قابل قبول برای بررسی برخورداری از استانداردهای معتبر صنعتی با توجه به خصوصیات Procontrol P در می یابیم که این سیتسم یکی از بهترین سیستم های کنترلی است که می توان برای کنترل نیروگاه ها استفاده نمود.

این سیستم دارای قابلیت ارتباط با اپراتور به نحوه ساده و با کیفیت بالا است.

همچنین با استفاده از کنترل دیجیتال و نرم افزار، قابلیت کنترل و تغییر الگوریتم آن بسیار خوب می باشد.

به دلیل استفاده از روش باس به جای سیم کشی معمولی هزینه نصب آن بسیار کاهش یافته است.

و با استفاده از سیستم عیب یاب اتوماتیک و قرار دادن افزونگی سیستم دارای قابلیت اعتماد بسیار بالایی است.

همچنین این سیستم قابلیت اجرای الگوریتم های سطح بالای کنترلی را دارا است.

در مجموع با توجه به معیارهای مطرح شده در فصل دوم و همچنین مراجع کاری شرکت ABB در ایران و سایر کشورها، محصول این شرکت به عنوان یکی از محصولات برتر در زمینه سیستم های کنترلی نیروگاه های انتخاب گردیده و عملکرد و قابلیت های سیستم به تضمین مورد بررسی وتحلیل قرار گرفت که این موضوع راهگشای شناخت DCS و قابلیتهای ارزنده آن خواهد بود.

فصل سوم … «سیستم های کنترل گسترده DCS» سیستم های کنترل گسترده (DCS) 1-3: مقدمه، تعریف و تاریخچه: کنترل سلسله مراتبی عبارت است از: استفاده از چندین سطح کامپیوتری در یک ساختار توسعه یافته Master- slare برای انجام همه یا بخش عمده کنترل در یک plant صنعتی.

لایه‌های مختلف در ساختار سلسله مراتبی: تمامی ارتباطات مستقیم با پروسس در سطح قرار دارند و چنانچه بیش از یک سطح باشند با IB , IA و … نشان داده می شوند.

کنترل سرپرست (supervisory control) عموماً در لایه 2 قرار دارد.

کنترل محدوده (Area control) و یا هماهنگی داخل محدوده‌ای (Inter- Area coordination) سطح سوم نام دارد.

برنامه ریزی (scheduling) و مدیریت اطلاعات (Management Information) و … در سطح چهارم قرار دارند.

معمولا این سطح دارای دو قسمت 4A که ارتباط با plant را پوشش می دهد مانند: برنامه ریزی و 4B را که با مدیریت های سطوح بالاتر و ارتباط است، مانند مدیریت اطلاعات می باشد.

سیستم های کنترل کامپیوتری اولیه: قبل از ورود، کامپیوتر به کنترل صنعتی عمل کنترل توسط تعداد زیادی از حلقه های کنترلی آنالوگ به صورت نیوماتیکی و یا الکترونیکی صورت می گرفت.

مانند شکل 3-1 در این شکل IB , IA هر دو در ارتباط با پروسسند.

ولی متغیرهای سطح IA قابل رویت توسط اپراتور نیستند.

شکل 3-1 یک سیستم کنترل آنالوگ اولیه با پیشرفت کامپیوتر در کاربردهای اولیه از آن برای جمع آوری اطلاعات و نمایش (Data lagger , Monitor) استفاده شد.

(شکل 3-2).

ولی هنوز از کامپیوتر به عنوان کنترل کننده استفاده نشده بود.

شکل 3-2: استفاده از کامپیوتر به عنوان جمع آ‎ورنده نمایشگر اطلاعات در اوایل سال 1960 از کامپیوتر در یک ساختار سرپرست مطابق شکل 3-3 استفاده شده، که فهرست نقاط کار حلقه های کنترل را تغییر می داد.

ولی کنترل لایه پایین توسط حلقه های آنالوگ صورت گرفت.

شکل 3.5: یکنوع سیستم کنترل با ساختار سرپرست اگر بخش کنترلهای آنالوگ را با کنترلهای دیجیتال جایگزین کنیم به «ساختار کنترل مستقیم دیجیتالی» (Direct Digital control – DDC) می رسیم.

(مطابق شکل 3-4) شگل 3-5: ساختار کنترل مستقیم دیجیتالی (DDS) چنانچه کنترل سرپرست توسط کامپیوتر صورت گیرد به ساختار شکل 3-5 می رسیم که یک «ساختار کنترل متمرکز» است.

شکل 5-3 ساختار کنترل متمرکز شکل 6-3 نمایی از سیستم کمنترل متمرکز چنین روشی دارای معایب زیر است: به علت آنکه عملیات طراحی برای این واحد ها پس از خریداری و سفارش صورت می گرفت مدت زمان پیاده سازی و اجرای اینگونه سیستم ها طولانی بود.

به علت اینکه کلیه سیگنالها باید در یک مرکز جمع آوری شوند و سیگنال های کنترلی لازم از آنجا اعمال شود مشکلات نویز و اغتشاش در امر انتقال اطلاعات وجود داشت.

به علت آنکه کلیه عملکردها و کنترل کننده در یک جا قرار دارد، در صورتی که کامپیوتر خراب شود، کل سیستم از کار می افتد.

برای برطرف شدن این اشکال معمولا با یک کامپیوتر دیگر به عنوان پشتیبان (Backup) استفاده می شود که باعث افزایش قیمت سیستم می شود.

برای برطرف شدن مشکلات مذکور در بند 3 سعی می شود تا بیشتر کارها در کامپیوتر انجام شود و در این صورت مشکل بند 1 بوجود می آمد.

شکل 7-3: ساختار کنترلر مترمزک با پشتیبان آنالوگ به دلیل مشکلات فوق زیادی به سمت کنترل، کامپیوتری نشان داده شده ومدیریت مراکز صنعتی به ضدیت با کنترل کامپیوتری پرداخته تا اینکه در سال 1970 … 2-3- کنترل گسترده Distribated control در حدود سال 1970 به دو دلیل تحولی در امور کنترل و رفع نواقص کنترل متمرکز به وجود آمد یکی آنکه با توجه به پیشرفت مدارهای مجتمع، میکروپروسسور ها قیمت ارزان تولید شدند.

و پیشرفت زیادی در امور تکنولوژی ارتباطات به وجود آمد.

علاوه بر آن کمپانی Honeywell یک ساختار غیر متمرکز را برای کنترل، کامپیوتری استفاده کرد.

ایده این موضوع آن بود که جعبه های کنترل کننده متفاوت به صورت کاملا پخش شده در سطح پروسس با استفاده از میکروپروسسور های داخلی خود کنترل تعدادی از حلقه‌های کنترلی را به عهده می گرفتند.

این واحدهای مستقل از طریق یک خط انتقال به اپراتور مرکزی متصل می شوند.

این مجموعه که تحت عنوان TDS2000 توسط شرکت Honywell تولید شد توانست به دو روش مشکل عدم قابلیت اعتماد سیستم های قبلی را برطرف کند (شکل 8-3): شکل 8-3: نماییی از سیستم کنترل گسترده اولا: هر واحد کنترل تعدادی از حلقه های را به عهده می گرفت.

ثانیاً: ایجاد پشتیبان (Backup) برای این واحدها با سادگی بیشتر و با قیمت کمتر صورت می گرفت.

پتانسیل واقعی کامپیوتر در کنترل سیستم ها فقط وقتی به وجود آمد که پردازش اطلاعات و امکانات نمایش برای سرپرست و همچنین عمل هماهنگی برای قسمت های مختلف سیستم به وجود آمد.

از لحاظ تئوری کنترل عمل سرپرستی و هماهنگی سیستم های کنترلی با تئوری های سیستم های مقیاس وسیع و چند متغیر صورت می گیرد.

یک DCS مبتنی بر شبکه کامپیوتری گسترده است که مجموعه ای از یک ساختار گرافی مجزا می باشد که هر قسمت آن دارای تجهیزات محاسبه گر مستقل با امکانات ورودی، خروجی و قابلیت اتصال توسط خطوط ارتباطی دیجیتالی می باشند.

هرچند هر کدام از این سیستم های ساختمانی منحصر به فرد و جنبه های تخصصی معینی دارند اما ساختار اکثر این سیستم ها در متن یک سیستم کلی قابل توصیف است (شکل 3-9) وسایل موجود در این ساختار به سه گروه تقسیم می شوند: آنهایی که مستقیماً در ارتباط با فرایندی که باید کنترل یا مونیتور شوند قرار دارند، آنهایی که کار کردهای محاسباتی سطح بالا و کارکردهای واسطه ای بین انسان و .ماشین دارند و آنهایی که وسایل ارتباطی بین سایر اجزا را تشکیل می دهند.