دانلود تحقیق کنترل توربین ها توسط PLC

پروژه دوره کارشناسی رشته برق- قدرت

مقدمه

       بشر همواره به فکر استفاده از ابزارها و روشهایی است که نقایص فیزیکی و ذهنی خود را مرتفع ساخته و به یک تکامل نسبی در این خصوص نایل گردد و حداکثر بهره جویی را در مقاطع زمانی مشخص با هزیه کمتر و کیفیت بالاتر کسب کند.

       استفاده از وسایل اندازه گیری و کنترل به منظور صرفه جویی در بکارگیری نیروی انسانی، افزایش دقت و در جهت تأمین ایمنی کارکنان و تأسیسات هر روز روند روبه رشدی دارد.

هرچندکه سیستمهای کنترلی نیوماتیکی و الکترونیکی ، در جهت عدم وابستگی،مناسب است اما بدلیل تکامل صنعت، دستگاههای قدیمی از رده خارج شده و استفاده از دستگاههای جدید کنترلی و هوشمند اجتناب ناپذیر می گردد.

امروزه با مطالعات و بررسیهای فراوان و پیشرفت در تکنولوژی دیجیتال و بهره گیری از پروتکل های مخابراتی، سیستمهای کنترل جدیدتری  ارائه می گردد که امتیازات بیشتری نسبت به گذشته داشته و بسرعت جایگزین سیستمهای آنها می گردند.

       در مجموع، بکارگیری کلیه عناصر ابزارها و جریان هایی که در فرایند یک صنعت منجر به افزایش بهره وری و یا بهینه سازی تولید محصول به هر لحاظ می گردد، پدیده ای است بنام اتوماسیون صنعتی ؛ که اهداف زیر را دنبال میکند:

بهینه سازی تولید محصول و یا جریان فرآیند

رعایت کلیه شاخص های استاندارد با استفاده از منابع آماری تجربی

بالا بردن حفاظت و امنیت سیستم، با استفاده از ابزارهای مناسب و برنامه ریزی شده

استفاده از ماشین آلات و تجهیزات بجای نیروی انسانی متخصص.

نقش نیروی انسانی در اجرای خودکار فرآیند که در تمام   مراحل فقط کاربرد   ماشین آلات و ابزار کنترلی و  اپراتوری اجرای عملیات توسط دستگاههاست.

کاهش زمان در تصمیم گیری و کنترل فرآیند

کاهش هزینه در پژوهش، تولید و عملیات .

ابزار دقیق هوشمند

Intelligent     Instrument

ابزارکنترلی خودکار یادر اصطلاح ابزاردقیق هوشمند، بطور کلی دارای اجزائی متنوع وبه هم پیوسته است که عبارتند از:

       1)سنسور ها وعملگرها

  علاوه بر انتقال مقادیر اندازه گیری شده پارامترهای فرآیندی (کمیت های فیزیکی، شیمیایی، محیطی و...) و اجرای عملیات کنترلی، دارای مشخصات زیر می باشند:

انتقال اطلاعات از اجزاء سیستم به صورتی که قابل پردازش باشد

اعلام هر گونه خرابی درحسگر و اشکال در خطوط انتقال اطلاعات

اعلام بروز اشکال در تغذیه سیستم و یا ریز پردازنده

قابلیت پردازش و برنامه ریزی شدن از راه دور

امکان برقراری ارتباط با دیگر ابزار کنترلی و اجرای یک سیستم کنترل گسترده

  2 ) کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی

(Programmable logic Controller )

برخی از اهداف طراحی سیستم های کنترل قابل برنامه ریزی به قرار زیر می باشند:

استفاده از قابلیت ها و توانمندی های ریز پردازنده ها در کنترل فرآیند

انتقال کنترل ازسطح سخت افزار به نرم افزار

انجام عملیات کنترلی در زمان حقیقی (REAL TIME)

افزایش سرعت پردازش و کنترل سیگنالای کنترلی (SCAN TIME) با قابلیت تکرار

افزایش قابلیت اعتماد (RELIABILITY)

کاربری آسان (USER FRIENDLY)

سادگی در ویرایش و یا افزایش مراحل کنترلی  فرآیند

سادگی در توسعه سیستم کنترلی

با رشد تکنولوژیکی ریز پردازنده ها و نرم افزارهای کنترلی متناسب با ماهیت کنترلی فرآیندها ، ماشین آلات و شرایط اقتصادی اجرای پروژه های صنعتی، کنترل کننده های مختلف قابل برنامه ریزی توسط سازندگان مختلف ارائه گردیده است که در جدول زیر برخی از مشخصات این تجهیزات جهت مقایسه آورده شده است

) سیستمهای نمایش، سوپر و ایزری و مدیریت

     ساده ترین شکل یک سیستم نمایش و سوپرو ایزری استفاده از یک کامپیوتر مجهز به امکانات سخت افزاری و نرم افزاری لازم جهت برقراری ارتباط با کنترل کننده ها نمایش مقادیر پارامترها و وضعیت تجهیزات و ماشین آلات و همچنین بهره برداری از آنها می باشد.

انواع آن عبارتنداز:

سیستمهای نمایش و جمع آوری اطلاعات

(MS & DAS = MONITORING SYSTEM & DATA ACQUISATION SYAATEM)

سیستم های کنترل گسترده

 (DSC = DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)

سیستمهای جم آوری اطلاعات و کنترل از راه دور

SCADA= SUPPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISATION))

      در صورتیکه هدف از طراحی یک سیستم کنترل، اجرای یکپارچه کنترل کارخانه یا مجتمع باشد نیاز به یک سیستم کنترل هوشمند با  تقسیم بندی وظایف در سطوح مختلف مدیریتی، بهره برداری، مهندسی، تعمیرات و نگهداری، انبارداری، بسته بندی، بارگیری و..

است.

در اینصورت باید سیستم کنترل و بصورت یک شبکه کنترل هوشمند که متشکل از اجزاء سیستم کنترل و کانال تبادل و مخابره اطلاعات (COMMUNICATION) بین آنهاست مورد مطالعه قرار دارد.

      در سطوح بالای کنترلی (نمایش، سوپروایزری، مدیریت) با وجود PCها، سیستم های عامل شبکه، نرم افزارهای خاص پردازش و مدیریت اطلاعات و همچنین پروتکل ها و استاندارهای تبادل اطلاعات (…  INTERNETT- ETHERNET- TCP/IP) در ایجاد شبکه های کامپیوتری، دستیابی به شبکه کنترلی آسان می باشد.

آنچه در شبکه های کنترلی حائز اهمیت است وجود یک استاندارد مخابراتی و تبادل اطلاعات در سطوح پایین کنترلی (فیلد و کنترل کننده ها) است.

در این خصوص سازندگان مختلف سیستمهای کنترلDCS  هر یک پروتکل خاصی را ارائه داده اند (بطور مثال زیمنس پروتکل SINEC  ،آلن برادلی پروتکل   DH و AEG پروتکل MODBUSرا ارائه کرده اند) .

این پروتکل های خاص سبب ایجاد محدودیت استفاده از تجهیزات یک سازنده  ، در سیستمهای کنترل DCS  میگردد.

برای رفع این اشکال سازندگان تجهیزات ابزار دقیق و کنترل با تشکیل کمیته ها وکنسرسیومهایی اقدام به تعریف و ایجاد استانداردهای مخابراتی مشترک در سطح تجهیزات فیلد و کنترل کننده­ها نموده اند.

پروتکلهای(ACTUATOR SENSOR) MANUFACTURING AUTOMATION PROTOCOL) (MAP=  و FIELDBUS)، INTERFACE) نتیجه این همکاریهاست.

      با طراحی سیستمهای کنترل میدان گرا (FIELDBUS CONTIROL)  تحول جدیدی در سیستمهای کنترل فرآیند بوجود آمده است.

این سیستمها یک شبکه محلی ابزار دقیق (LAN INSTRUMENT) برای کنترل فرآیند واحدهای عملیاتی را تعریف می کنند.

این شبکه های محلی دیجیتال می توانند حجم بسیار زیادی اطلاعات فرآیندی و همچنین اطلاعات مربوط به سخت افزارهای مربوط به آنها را در اختیار کاربر قرار دهند.

      از انواع مختلف این شبکه های محلی ابزار دقیق، پروتکل شبکه محلی فاندیشن (FOUNDATION FIELDBUS) می باشد که با همکاری 140 شرکت بزرگ صنعتی که بیش از 90% تجهیزات کنترل و ابزار دقیق را درسراسر جهان تولید می کنند معرفی گردیده و از جایگاه خاصی برخوردار است.

ویژگیهای این شبکه عبارتند از:

ایمنی ذاتی (INTRINSIC SAFTY)

استفاده از یک زوج سیم برای ارسال اطلاعات مربوط به چندین دستگاه (MULTIDROP WIRING)

استفاده از یک زوج سیم مربوط به تبادل اطلاعات برای تغذیه الکتریکی تجهیزات

تبادل حجم زیادی از اطلاعات فرآیندی و همچنطن اطلاعات مربوط به سخت افزار (ابزار دقیق کنترل فرآیند)

انجام عملیات کنترل PID و INTERLOCKING در محل نصب تجهیزات

انتقال دو طرفه اطلاعات بین تجهیزات فیلد ومرکز کنترل

ارائه اطلاعات مربوط به شرایط محیطی، وضعیت (STATUS)، پارامترهای تنظیم و تاریخ تنظیم تجهیزات به کاربر.

کاهش هزینه ها (30% کاهش نسبت به سیستمهای DCS)

سادگی در نصب و عیب یابی سیستم

قابلیت توسعه نامحدود

Distributed Control System (DCS) :

        با استفاده از شبکه حلقوی انتقال داده ها (DATA TRANSMISSION LOOP)   می توان دستگاههای PLC را در شبکه های کنترلی گسترده(DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)   بکار گرفت که باس انتقال داده ها دارای پروتکل مخصوص و همساز با کلیه دستگاههای نصب شده در لوپ می باشد.

دستگاههای  ساخت شرکتهای HOST وIBM  بهمراه PLC مدل C2OOOH می توانند پالایشگاههاو مجتمع های صنعتی عظیم را بطور متمرکز تحت کنترل قرار دهند.

       با استفاده از ترمینال راه دور (REMOTE TERMINALS) و با اتصال سری آنها توسط مدار انتقال داده به واحد کنترلی REMOTE I/O MASTER UNIT  و PLC می توان شبکه کنترلی گسترده بوجود آورد.

و هر ترمینال راه دور دارای سیستم تغذیه  مخصوص بخود خواهد بود.

سیگنالهای ورودی اثرعملکرد انواع سوییچها و کنتاکتها و دگمه های فشاری بوده و همچنین سیگنالهای خروجی شیرها، سولونوئیدها، موتورها و غیره را عمل می دهد.

Field bus Interface control IC    :

 Field bus   بعنوان یک سیستم کنترل با انتقال اطلاعات دیجیتال و یک سیستم                 &"play" "plug" امروزه نقش مهم و بسزایی در سیستمهای اتوماسیون وکنترل فرآیندی ایفا   می کند.

      از سال 1985 هنگامیکه IEC و ISA-SP50، استانداردسازی سیستم فوق را بنیان نهادند.

تاکنون بیش از 140 شرکت از سراسر دنیا با عضویت در Field bus Interface control به فعالیت های مربوط به ساخت و توسعه این سیستم کنترل پرداخته اند.

      از جمله عوامل مهم و شتاب دهنده در استفاده های علمی از Field bus ساخت چیپ هایی جهت Communication control می باشد.

به عنوان نمونه می توان به FRONTIER-1+ اشاره کرد که این تراشه به عنوان Field bus Interface   از سه بخش  Modem , Driver / Regulator Receiver مطابق با استاندارهای IEC-1158-2  و ISA-S50.2 و IEC Link Layer   تشکیل یافته.

این چیپ دارای 64 پایه و حدود 250 عدد ترانزیستور دو قطبی و متجاوز از 5000 عدد گیت CMOS در مدارات مودم می باشد.

      جهت ترکیب و ساخت سه بخش ذکر شده فوق در قالب یک چیپ از تکنولوژی   High-Voltage   Bi-CMOS استفاده می گردد.

1- واحد پردازنده مرکزی : که از سه قسمت زیر تشکیل یافته است: الف) پردازشگر: که مرکز رایانه بوده وظیفه آن انجام محاسبات منطقی است.

ب) حافظه: قسمتی از CPU که اطلاعات و برنامه کنترل در آن ذخیره می شود.

علاوه بر این برنامه ، سیستم عامل که کارش مدیریت کلی بر PLC است در حافظه قرار دارد.

CPU یا واحد پردازش مرکزی در حقیقت قلب دستگاههایPLC همچنین DCS و کامپیوترهای فرآیندی بشمار می رود که اعمال منطقی و کارهای محاسباتی در این واحد صورت می گیرد و کار آن دریافت اطلاعات از ورودیها، پردازش این اطلاعات مطابق دستورات برنامه و صدور فرمان هایی است که بصورت فعال کردن خروجیها وغیر فعال کردن آنها(صفر ویک شدن)صورت میگیرد.

در PLC های کوچکتر، حافظه های نیمه هادی، مدولهای I/O و منبع تغذیه در یک واحد جای داده شده اند.

در PLC های بزرگتر، پردازنده و حافظه در یک واحد، منبع تغذیه در واحد دوم و واسطه ها (مدولهای I/O) در واحدهای بعدی قرار دارند.

اغلب CPUها مجهز به یک باتری پشیبان (BACK UP) هستند.

بنابراین اگر تغذیه ورودی قطع شود و متعاقبا منبع تغذیه نتواند ولتاژ سیستم را تأمین کند باتری پشتیبان برنامه ذخیره شده در RAM را حفظ می کند.

هر چه فرآیند تحت کنترل PLC پیچیده تر باشد، حافظه بیشتری مورد نیاز است.

همانطوریکه در شکل مشاهده می نمایید، پردازنده قسمتی از CPU است که وظیفه آن دریافت تحلیل، پردازش و ارسال داده ها بصورت دیجیتال است.

" پردازنده" ج) منبع تغذیه : ولتاژ متناوب خط را به ولتاژ مستقیم با مقادیر مختلف مورد نیاز PLC تأمین می کند.

این ولتاژ معمولاً +5،-5،+12،-12،24 ولت میباشند.

قسمتهای مختلف آن عبارتند از: 1-واحد بهسازی ACکه شکل موج AC خروجی را در صورتیکه در اثر کلیدزنی و یا مسائل فنی ژنراتور دچار اعوجاج شده باشد تصحیح می کند .

- قسمت یکسو ساز (RECTIFIER) که وظیفه تبدیل موج AC به DCضرباندار را دارد.

و همراه یک فیلتر است که عمل ضاف کردن تغییرات موج DC ضرباندار را به عهده دارد.

2- واحد تنظیم کننده (REGULATOR) است که ولتاژ مورد نیازرا ثابت نگه می دارد.

3- سوییچ باطری پشتیبانی که می تواند منبع انرژی الکتریکی (باطری ذخیره) را به محض قطع شدن منبع تغذیه در مدار قرار دهد.

2- برنامه مونیتور (PROGRAM MEMORY) PM ابزار برنامه نویسی، صفحه کلیدی است که دستور العملهای برنامه توسط کاربر ، روی آن ثبت می شوند.

مونیتور هم در در واقع یکی از خروجی هاست که اطلاعات وارد شده با اطلاعات عملیاتی روی آن نشان داده می شوند.

3- مدولهای ورودی و خروجی (I/O): مدول ورودی: دارای ترمینالهایی است که از طریق آنها کاربرد سیگنالهای الکتریکی خارجی را وارد PLC می کند و محل دریافت اطلاعات فرآیندی است.

مدولای ورودی میتوانند، انواع سیگنالهای ارسالی از دستگاهها و تأسیسات را از دگمه های فشاری (P.B)، سوئیچهای فشاری، سوئیچهای دما، سوئیچهای ارتفاع مایعات، ترموکوپلها، RTDها و سینگالهای ON/OFF و کنتاکتهای NO/NC در ولتاژهای 12، 18، 24، 36، 60، 110،220 دریافت دارند.

بسته به حجم تأسیسات و تعداد سیگنالهای دیجیتال موجود در تأسیسات ممکن است تعداد کارتهای ورودی در یک سیستم PLC را کم و زیاد نموده و ر کارت ورودی دیجیتال می تواند 8،16،32 سیگنال ورودی را دریافت و به سیستم کنترل PLC تغذیه نماید.

برخی از مدلهای PLC قادر هستند سیگنالهای آنالوگ 0-10Vdc و و 4-20mAv را از خروجی ترموکوپلها RTD ها و پتانسیومترها دریافت ، و به سیستم پردازش PLC ارسال نماید.

تمام ترمینالهای یک MODULE دارای مدار یکسان هستند.

بلوک اولیه ، سیگنالهای ورودی را از سوئیچها، حسگرها و غیره دریافت می کند.

سیگنالهای AC در واحد مبدل DC که به یکسو ساز و وسایلی برای کاهش سطح ولتاژ مجهز است، به سیگنالهای DC تبدیل می شوند.

مدول خروجی: این قسمت محل صدور فرمانهای PLC است.

هر خروجی از لحاظ منطقی می تواند مقادیر یک (فعال) و صفر (غیر فعال) را داشته باشد.

این سیگنالها به تقویت کننده های قدرت یا مبدلهای ولتاژ ارسال می شوند تا به یک ماشین یاکنتاکتور فرمان دهد تا حرکت مکانیکی مناسب را ایجاد نماید.

مدولهای خروجی از نظر ساختمان داخلی و مدارات الکترونیکی مشابه با مدولهای ورودی می باشدو به گونه ای برعکس مدول ورودی کارمی کنند .

پاره ای از سازندگان PLC مدولهای خروجی و ورودی یکسان و مشابهی را در سیستم خود نصب کرده اند.

یک سیگنال DC که از CPU ارسال می شود در هر مدول خروجی به سیگنال الکتریکی با سطح ولتاژ مناسب به صورت AC یا DC که توسط دستگاهها قابل استفاده می باشد، تبدیل میشود.

هر خروجی دیجیتال ترانزیستوری می تواند تاm A 500 در 24 ولت را به طور مداوم تغذیه کند و طوری طراحی شده که می تواند جریان یک بابت خروجی را تا 2000 تأمین کند.کنتاکتهای باز و بسته رله های خروجی دیجیتال معمولاً به شکلهای متنوعی در دسترس است.

مدول خروجی در هر پویش از CPU ، سیگنال دریافت می کنند.

اگر کد ارسال شده از CPU با شماره اختصاصی داده شده به آن مدول یکسان باشد آن مدول روشن می شود.و اگر در حین پویش خروجی، هیچ سیگنال تطبیقی دریافت نشود، ترمینالها تحریک نمی شوند.

سیگنال تطبیقی دریافت شده از CPU ، به طبقه جداساز می رود.

مجدداً در خروجی نیز واحد جداساز برای جلوگیری از بازگشت شوک الکتریکی از دستگاههای خروجی و جلوگیری از آسیب رسیدن به CPU قرار دارد.

سپس خروجی جداساز به مدارهای کلیدزنی یا رله خروجی فرستاده می شود.

عمل کلیدزنی متناوب معمولاً به استفاده از ترایاک انجام می شود.

خروجی هر مدول می تواند از یک رله به صورت ACیا DCگرفته شود.

مدولهای خروجی دیجیتال برای انرژایز کردن رله های کنترلی و فعال کردن پوزیشنرشیرهای برقی (SOLENOID VALVES)، و یا روشن و خاموش کردن یک مدارالکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد.

هر کارت ورودی و خروجی قادر به تولید8 ، 16و یا 32 خروجی در ولتاژهای متفاوت 12،24 و 220 ولت می باشد.

کارتهای آنالوگ نیز می تواند.

سیگنال مناسب را به عملگرهای شیرهای کنترلی، سیستمهای کنترل سوخت ، کنترل جریان، کنترل فشار و کنترل دما ارسال دارد.

4- بدنه و قفسه: که CPU و PM و مدولهای I/O در آن نصب می شود.

اجزاءکنترلی PLC مدارات Modem در حالت ارسال (Transmitting) پردازشگر اصلی، پیغامها را در یک Data Register نوشته و پس از تبدیل 8 بیت دیتای پارالل به سریال، FCS محاسبه می گردد.

بعد از تبدیل سیگنالهای NRZ به کد منچستر، Preambles و Delimiters اضافه می شوند.

در حالت دریافت(Receiving)، پس از یک سری Preambles و Delimiters، سیگنالهای ورودی منچستر دکد شده و FCS چک می گردد.

آنگاه 8 بیت دیتای سریال به پارالل تبدیل شده و به Data Register فرستاده می شوند.

جهت انتقال بهتر دیتا، مدار به First In First out FIFO Control (4 بایت Transmit FIFO و 8 بایت (Receive FIFO مجهز گردیده است.

مدارات Driver/Regulator در حالت غیر ارسال، درایور جریان ثابتی حدود m A8 و در حالت ارسال جریانی با دامنه های m A 5/15 و m A5/0 را براساس سیگنالهای دیجیتال دریافتی از مدم، درایو می کند.

اختلاف ما بین جریانهای درایو، باتوجه به مقاومت 50 (Terminator) یک ولتاژ با دامنه mV p-p750 را بوجود می آورد.

رگولاتور ولتاژ 3ولت را جهت تغذیه مدارات آنالوگ داخلی، مدارات دیجیتال مودم و همچنین مدارات خارج دیگر مانند Host CPU فراهم می کند.

مدارات Receiver در این مدارات،نوسانات خط از فیلتر بالاگذر (HPF) و پائین گذر (LPF) عبور می کنند.

فرکانس بحرانی (قطع) فیلترها بترتیب KHZ3/1 و KHZ11 بوده که براساس فرکانس میانی (KHZ25/31) می باشد.

جهت حذف نویز، مقایسه کننده های دیجیتایز شده، خاصیت هیسترزیس دارند همچنین از سیگنالهای CDO (Carrier Detect Out put) جهت اطلاع به مدارات مودم مبنی بر آغاز عملیات دریافت، استفاده می شود.

کارتهای کنترلی I/O در موارد زیر که سیگنال ورودی نیاز به ویرایش داشته باشد.

استفاده از کارتهای کنترلی I/O اجتناب ناپذیر بنظر می رسد: - برای تغییر سطح سیگنال (ATTENUATION) برای تقویت سیگنال (AMPLIFICATION) تبدیل سیگنال جریان به ولتاژ (I/O) تبدیل سیگنال نیوماتیکی به ولتاژ (P/V) ایجاد ایزولاسیون الکتریکی در مدار ورودی و خروجی ایجادحفاظت الکتریکی (ELECTRIC PROTECTION) فیلتراسیون نویزهای ورودی (NOISE FILTERING) جبران و یا تعدیل تغییرات خطی (COMPENSATION) WATCHDOG TIMER: پروسسورها معمولاً دارای تایمر MATCHDOG برای چک آپ مدارات لاجیک داخلی خود می باشد.

معمولاً WATCBDDG TIMER بستگی به مدولهای اینترفیس پروسسور در زمان معینی تنظیم شده و در هر سری SCANING از ورودیها، خروجیها، RESET می شود.

در صورتیکه مقدار زمان اسکنینگ ورودیها،خروجیها و همچنین پروگرام اصلی از زمان تنظیم شده در WATCBDDG TIMER بیشتر باشد ،نشان وجود اشکال فنی در پروسسور بوده و سیگنال وجود اشکال بصورت آلارم ارسال می گردد.

بعد از اینکه اشکالات موجود در پروسسور بر طرف گردید سیگنال آلارم ارسالی نیز RESET می گردد.

همچنین برخی از سیستم های پروسسوری و محاسباتی PLC می توانند دارای برنامه چکاپ (CHECK ROUTINE) باشند.

که می توانند یک برنامه کنترلی خاص و یا یک مسئله ریاضی را در BACKGROUND پروسسورها برنامه ریزی نموده و بصورت پیوسته آنها را با اطلاعات ورودی خاص مورد پردازش قرار داد.

بدیهی است که اگر نتیجه این عملیات پردازش با جواب صحیح ضبط شده از قبل در برنامه اختلاف داشته باشد، سیگنال وجود اشکال در پروسسور به سیستم هشدار دهندهPLC ارسال می گردد.

امکانات ویژه بصورت فوق را برای چکاپ حافظه ها و پروسسورها را سیستم خود عیب یابی (SELF-DIAGNOSTICS) می نامند.

PLC میتواند برنامه کنترلی را بطور چرخه ای در کمترین زمان اجرا کند وکاربر باید بتواند با یک استراتژی مناسب ،ساختار برنامه را طوری دنبال کند که تاحد امکان زمانبندی کوتاه گردد.زمانبندی طولانی یعنی اینکه CPU نظارت کافی بر ورودیها و خروجیها ندارد.

برای حل این مشکل Watch Dog Timer بر زمانبندی نظارت میکند به شکلی که اگر از m sec 100 تجاوز کند PLC را به توقف وردیابی مشکل وادار میکند.

CPU باید توسط المانهای بحرانی که در خروجی کنترلر قرار دارد چک شود.اگرCPU در بازسازی خروجیها بیش از m sec 150 زمان صرف کند WDT تحریک شده و خروجیها صفر میشود.وLED مربوطه روشن میشود.

تقویت کننده های عملیاتی(OP-AMP) جهت از بین بردن نویزهای مشترک در مدولهای I/O و تقویت سیگنال ورودی استفاده می شود.

تقویت کننده های ایزولاسیون: این تقویت کننده ها قادرند ایزولاسیون الکتریکی را تا حد kv8 در بین ترمینال سیگنالهای ورودی با شبکه سیگنال خروجی برقرار نمایند و سیگنالهای القا شده بصورت نویز را حذف نمایند.

در شکل صفحه بعد مدار الکتریکی یک تقویت کننده ایزولاسیون نشان داده شده است که با استفاده از ترانسفورماتورها مدارات ورودی و خروجی از هم ایزوله شده اند.

از مدارات OPTO-COUPLERS می توان بجای ترانسفورماتورهای جریان جهت ایزولاسیون استفاده نمود.

واحدهای اختیاری: چاپگر: برنامه CPU و اطلاعات عملیاتیررا چاپ میکند.

ذخیره ساز و بازیاب برنامه (PROGRAM RECORDER/ PLAYER):دیسک فلاپی یا دیسک سخت بعنوان ابزار ذخیره سازی و بازیابی اطلاعات استفاده می شود.

برای عملیات پیچیده ، اتصال CPU به یک رایانه مرکزی جهت هماهنگ کردن فعالیت PLC های کوچکتر و مجزا در یک تأسیسات بزرگ لازم است .

ساختمان و طرز کار توربین در ابتدا برای آشنایی با طرز کار یک توربین احتراقی گازی بطور خلاصه توضیحاتی ارائه می گردد .

اجزاء توربین احتراقی گازی: سیستم هوای ورودی AIR INTAKE SYSTEM کمپرسور هوا GAS PRODUCER (AIR COMPRESSOR ) محفظه احتراق COMBUSTOR توربین کمپرسور GAS PRODUCER TURBINE توربین نیرو POWER TURBINE 6- اگزور (تخلیه هوای داغ) EXHAUST سیستم کنترل هوای ورودی AIR FLOW CONTROL متناسب با تغییرات سرعت کمپرسور، مقدار هوائی که کمپرسور فشرده می کند متغیر است.

بنابراین یک سیستم هماهنگ کننده لازم است تا مقدار هوای ورودی را با سرعت کمپرسور هماهنگ کنند.

برای تنظیم مقدار هوای ورودی ، فضای بین تیغه های ثابت (راه عبور هوا) را در مراحل کم فشار تغییر می دهند (راه عبور هوا را کم یا زیاد می کنند).

بدین ترتیب که پره های راهنمای ورودی و تیغه های ثابت اشکوبه های اول و دوم می توانند حرکتی وضعی در حول محور خود داشته باشند، این حرکت وضعی باعث تغییر فضای بین تیغه های ثابت هر ردیف و در نتیجه تغییر مقدار هوای ورودی می شود.

این سه ردیف تیغه ثابت که حرکت وضعی دارند مجموعه پره های متغیر VARIABLE VANE نامیده می شوند.

برای حرکت دادن پره های متغیر از یک حرکت دهنده استفاده می شود که با فشار هوای خروجی کمپرسور و فشار روغن روغنکاری کنترل می شود و تغییرات مناسب را روی پره های متغییر بوجود می آورد.

میزان تغییرات زاویه پره های متغییر بستگی به فشردگی هوای محیط دارد که دما و ارتفاع از سطح دریا موثر در این فشردگی است.

معمولاً حداکثر تغییر زاویه در پره های راهنمایی ورودی 40 است که در مرحله اول 29 در مرحله دوم 24 میباشد.

پره های متغییر در کمتر از PSIG32 فشار خروجی کمپرسور حداقل باز هستند و در بالاتر از PSIG5/76 فشار خروجی کمپرسور حداکثر باز تا حداکثر هوا برای دستگاه تأمین شود.

محفظه احتراق یک شیپوره حلقوی DIFFUSER، هوای گرفته شده توسط کمپرسور هوا GAS PRODUCER را از آخرین اشکوبه کمپرسور بطرف محفظه احتراق که یک محفظه حلقوی ANNULAR است هدایت می کند و در این مسیر بدلیل شکل خاص شیپوره DIFFUSER باعث افزایش فشار هوا می گردد.

محفظه حلقوی احتراق COMBUSTION CHAMBER بنحوی قرار گرفته است که فضایی بین محفظه و بدنه توربین، همچنین فضائی بین محفظه وپوسته دورشفت ایجاد گردد که این فضاها با هوای خروجی کمپروسور پر شده اند.

این قسمت از هوا باعث خنک کردن محفظه احتراق، بدنه توربین و شفت می شود همچنین قسمت اعظم هوا از طریق این فضاها و از راه سوراخهائیکه بر دیواره محفظه احتراق است وارد محفظه احتراق می شود.

شیر تخلیه هوا COMPONENTS : شیر تخلیه هوا یک شیر پیستونی است که بوسیله یک فنر در حالت عادی بازنگه داشته میشود، روی بدنه توربین در قسمت محفظه احتراق نصب شده است.

شیر تخلیه با تخلیه مقداری هوا از طریق راه خروجی ، فشار از معکوسی را که در هنگان استارت و سرعت گرفتن درکمپرسور ایجاد شده، کم می کند.

پیستون شیر تخلیه ما نند یک شیر ماسوره ای SLEEVE VALVE عمل می کند و چهار سوراخ افقی را که روی بدنه قسمت داخلی شیر تخلیه وجود دارند، می بندد.

برای جبران تغییر فشار هوای محیط بر اثر تفاوت ارتفاع مناطقی از سطح دریا، جدولی لازم است تا تغییری در فاصله بین جایگاه فنربر پیستون و جایگاه فنر بر دیواره شیر، داده شود تا شیر تخلیه هوا با فشار هوای محیط تنظیم شود.

کارخانه سازنده شیر تخلیه را برای مناطق همسطح دریا تنظیم کرده و تنظیم نهائی باید درمنطقه نصب ، روی شیر بعمل آید.

وقتی که مراحل استارت شروع می شوند فنر شیر تخلیه را باز نگهمیدارد.

با بالا رفتن سرعت کمپرسور، فشار خروجی کمپرسور (در حدود 22PSIG) شروع به حرکت دادن پیستون وبستن شیر میکند وقتیکه فشار خروجی کمپرسور حدود 42 PSIG می شود شیرکاملاً بسته می شود و از فرار هوای کمپرسور جلوگیری می کند در این هنگام سرعت توربین تقریباً 75% سرعت است.در سرعت های بالاتر از 75% تمام هوای خروجی کمپرسور مورد استفاده توربین واقع می شود.

توربین کمپرسورGas Turbine : یک توربین اشکوبه ایست که محور آن متصل به محورکمپرسور است.

در توربین کمپرسورهراشکوبه شامل یک ردیف تیغه ثابت STATOR BIADE در جلو و یک ردیف تیغه متحرک MOVING BLADE در پشت سرتیغه های ثابت است.

هوای داغ با سرعت، با برخورد به تیغه های متحرک اشکوبه اول تیغه های متحرک را بحرکت در آورده (مقداری از انرژی خود را به تیغه های متحرک داده) بطرف تیغه های ثابت اشکوبه دوم رفته و از طریق آنها با تیغه های متحرک اشکوبه دوم برخورد کرده آنها را بحرکت در می آورد.

حرکت هر دو ردیف تیغه های متحرک توربین کمپرسور به محور منتقل شده در نتیجه کمپرسور هوا را ، حرکت می دهد.

واضح است که دور کمپرسور هوا با دور توربین کمپرسور مساوی است (15.000 RPM) توربین نیرو Power Turbine : توربین نیرو یک توربین یک اشکوبه ای است که دارای محور جداگانه است که می تواند با سرعتی متفاوت از سرعت توربین کمپرسور بچرخد.

هوای داغ و فشرده ایکه از توربین کمپرسور گذشته، مقداری از انرژی خود را از دست داده بطرف تیغه های ثابت توربین نیرو آمده و بوسیله آنها بطرف تیغه های متحرک این توربین هدایت می شود.

برخورداین هوا با تیغه های متحرک توربین نیرو باعث حرکت تیغه های متحرک در نتیجه حرکت محور (SHAFT) توربین نیرو می شود.

بامتصل کردن محور توربین نیرو به محور پمپ، کمپرسور و یا ژنراتور نیروی لازم برای چرخاندن آنها که منظور اصلی استفاده از توربین است تأمین می شود.

دور توربین نیرو تقریباً (14500 PRM) است که با استفاده از یک دستگاه جعبه دنده می توان سرعت دلخواه را دریافت کرد.

مراحل عملکرد توربین بدین ترتیب است : مکش هوا از محیط و متراکم کردن آن بوسیله یک کمپرسور انجام می شود.

این کمپرسور می تواند یک کمپرسور گریز از مرکز CENTERIFUGAL و یا یک کمپرسور محوری (AXIAL FLOW) باشید.

انبساط و افزایش سرعت هوای متراکم شده در محفظه احتراق بوسیله سوزاندن گاز صورت می گیرد.

سرعت و فشار هوا بوسیله قرار دادن توربین کمپرسور و توربین نیرو در مسیر جریان گاز داغ خروجی از محفظه احتراق، گرفته شده به انرژی چرخشی در توربین ها تبدیل می شود.

انرژی چرخشی حاصل در توربین کمپرسور صرف چرخاندن کمپرسور هوا می شود و انرژی چرخشی حاصل در توربین نیروکار اصلی را انجام می دهد.

(چرخاندن پمپ، کمپرسور، و یا مولد برق) پس دادن هوا به محیط (هوا در این مرحله مقداری از اکسیژن خود را از دست داده گرم تراز هوای ورودی است و فشاری حدود فشار هوای ورودی دارد).

برای ایجاد شعله در توربین وجود سه عامل لازم است که عبارتند از: 1 – اکسیژن که بوسیله هوای خروجی کمپرسور تأمین می شود.

هوا پس از عبور از شیپوره به دو طریق وارد محفظه احتراق می شود، قسمتی از هوا از جلو محفظه احتراق وارد می شود و قسمت اعظم آن از طریق سوراخهائیکه بربدنه محفظه احتراق است وارد محفظه احتراق می شود.

2 - سوخت که گاز طبیعی است و از طریق GAS FUEL CONTROL SYSTEM (یک سیستم کنترل کننده) به مقدار مناسب وارد یک چند راهی حلقوی(Manifold) می شود از این چند راهی 10 رشته لوله منشعب می شود که هر کدام سوخت را به یک FUEL INJECTOR سوخت پاش می رساند و هوا و سوخت را بداخل محفظه احتراق می پاشند.

3- جرقه که بوسیله یک جرقه زن (شمع) SPARK PLUG تأمین می شود.

بدین معنی که برای ایجاد شعله در محفظه احتراق COMBUSTION CHAMBER جرقه زن بمدت 10 ثانیه جرقه می زند.

(هر دو ثانیه یک جرقه) مراحل استارت : شروع جرقه زدن ده ثانیه پس از رسیدن کمپرسور به 15% سرعت معمولی است.

شعله ایجاد شده توسط شعله راهنما IGNITER TORCH بوسیله 10 تزریق کننده سوخت و هوای فشرده شده در تمام این محفظه احتراق گسترش یافته و ادامه می یابد.

این مرحله رامرحله خوکفائی احتراق FELF SUSTAINING COMBUSTION گویند.

آتش موجود در محفظه احتراق دمای هوا را بالا برده موجب افزایش سرعت مولکولهای هوا می شود، این هوای فشرده پر حرارت با سرعت ازمحفظه احتراق خارج شده بوسیله پره های راهنما این هوای فشرده پر حرارت با سرعت ازمحفظه احتراق خارج شده بوسیله پره های راهنما بطرف تیغه های متحرک اولین اشکوبه توربین هدایت می شود.

برای جلوگیری از قرارگرفتن توربین در موج شدید(surge) به هنگام دور گرفتن در سرعت های کمتر از تقریباً 75% هوا از اطراف محفظه احتراق تخلیه می شود.