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.