عنوان :

مقاله کنترل توربین ها توسط PLC

تعداد صفحات : ۵۴

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله به بررسی کنترل توربین ها توسط PLCمی پردازد. 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.

   در مجموع، بکارگیری کلیه عناصر ابزارها و جریانهایی 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.

     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.

 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.

 برنامه ریزی کنترلگرها با استفاده از ابزارهای برنامه ریزی که با استاندارد (IEC61131-3,5 ) تهیه شده اند و امکان استفاده از روشهای (ladder,sfc,st,fbd ) را در این مرحله به کاربر می دهند ، انجام می شود. همان طور که می دانید روش SFC برای پروسه های Sequential, Batching بسیار مناسب می باشد. این روشها که کاملا” استاندارد IEC  را می پوشانند از این جهت دارای ارجحیت بالاتری به انواع CSF ،  STL و… که با روشهای خاص یک شرکت مانند زیمنس می باشند و خود این شرکت های در سالهای اخیر پس از نهایی شدن این استانداردها ، در حال تغییر و اصلاح آنها می باشند.

 واژه های کلیدی: کنترل هوشمند، سیستمهای نمایش، سوپر و ایزری، مدولهای ورودی و خروجی، کارتهای کنترلی، توربین کمپرسور، توربین نیرو، سیستم کنترل، کنترلگرها

فهرست مطالب

مقدمه    ۱
۱)سنسورها وعملگرها    ۲
۲ ) کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی    ۲
۳) سیستمهای نمایش، سوپر و ایزری و مدیریت    ۵
۱- واحد پردازنده مرکزی :    ۹
۲- برنامه مونیتور (PROGRAM MEMORY) PM    ۱۲
۳- مدولهای ورودی و خروجی (I/O):    ۱۲
مدارات Modem    ۱۴
مدارات Driver/Regulator    ۱۵
مدارات Receiver    ۱۵
کارتهای کنترلی  I/O    ۱۵
WATCHDOG TIMER:    ۱۶
تقویت کننده های عملیاتی(OP-AMP)    ۱۷
واحدهای اختیاری:    ۱۸
اجزاء توربین احتراقی گازی:    ۱۸
سیستم کنترل هوای ورودی AIR FLOW CONTROL    ۱۸
شیر تخلیه هوا COMPONENTS :    ۲۰
توربین کمپرسورGas Turbine :    ۲۱
توربین نیرو Power Turbine :    ۲۱
مراحل استارت :    ۲۳
وسایل جانبی سیستم کنترل توربین :    ۲۶
واحد واحد اندازه گیری سرعت: (SMU)  Speed Measurement    ۲۷
اندازه گیری ارتعاش    ۲۸
۱- کنترل کننده سوخت در مرحله استارتRamp Generator  :    ۳۰
۲- کنترل کنند اصلی سوخت(Main Fuel actuator Control) :    ۳۰
سخت افزار و نرم افزار:    ۳۴
مشخصات سیستم:    ۳۵
مشخصات کابینت ها:    ۳۶
سیستم کنترل:    ۳۹
کابل ها    ۴۲
جعبه های اتصال (JUNCTION BOXES) :    ۴۲
مشخصات و مزایای سیستمهای کنترل داخلی    ۴۳
کنترلگرها (PLC)    ۴۳
۲-شبکه های ارتباطی    ۴۵
ایستگاه های اپراتوری و نرم افزار HMI :    ۴۶
۴- برنامه ریزی کنترلگرها و برنامه HMI    ۴۸

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 جریانهایی 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:

۱)بهینه سازی تولید محصول و یا جریان فرآیند

۲) رعایت کلیه شاخص های استاندارد با استفاده از منابع آماری تجربی

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

۴) 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.

۵)   کاهش زمان در تصمیم گیری و کنترل فرآیند

۶)   کاهش هزینه در پژوهش، تولید و عملیات .

۱)سنسورها 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

  ۲ ) کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی

(Programmable logic Controller )

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

–         استفاده از قابلیت ها و توانمندیهای 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

۳) 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)

– سیستمهای 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   DHو 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 دیجیـتال 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 ۱۴۰ شرکت بزرگ صنعتی که بیش از ۹۰% 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 (۳۰% کاهش نسبت به سیستمهای DCS)

-سادگی در نصب و عیب یابی سیستم

–  قابلیت توسعه نامحدود

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .