دانلود مقاله کنترلرهای صنعتی

این فایل در سایت های دیگر با قیمت های بالاتری به فروش می رسد.

مقاله کنترلرهای صنعتی Fieldbus مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای 35  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود مقاله کنترلرهای صنعتی Fieldbus نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست

مقدمه:   ۱
سیر تکامل سیستمهای کنترلی:   ۳
معرفی سیستم کنترل  Fieldbus:   ۶
معرفی دو استراتژی Field bus و DCS:   ۷
سیستم کنترل توزیع یافته (DCS)   ۱۱
مدل مرجع(( OSI) Open system Interconnect)   :   ۱۳
توپولوژیهای فیلدباس:   ۱۴
Daisy Chain Topology   ۱۵
Tree Topology   ۱۶
Spur Topology   ۱۷
Point-to-Point Topology   ۱۸

مقدمه:

در اوایل دهه ۱۹۶۰ ادوات وکنترلر های الکترونیکی جایگزین کنترلرهای نیوماتیکی شدند که از مزایای این کنترلر هامی توان سرعت و دقت زیاد و کم حجم بودن آنها را نام برد. طولی نکشید که کامپیوترهای دیجیتال که قابلیت پردازش لوپها ی کنترلی را داشتند، جایگزین کنترلرهای الکترونیکی شدند. کامپیوتر مرکزی پس از دریافت تمام متغیر های پروسسی از طریق ورودیها و دستورات صادره توسط اپراتور از طریق صفحه کلید ، آنها را طبق برنامه کنترلی از قبل نوشته شده پردازش و نتایج این پردازش را از طریق خروجیها به محرکهای نهایی کنترل اعمال می کنند. این نوع کنترل اصطلاحا DDC (Direct Digital Control) نامیده می شود و در آن اپراتور توسط یک صفحه کلید و یک نمایشگر VDU(Visual Display Unit) با سیستم ارتباط بر قرار می کند. کامپیوتر مرکزی قابلیت پردازش حجم زیادی از متغیر های زمانی وپروسسی را دارد ولی با افزایش بیش از حد این اطلاعات، سرعت و کارایی کامپیوتر پایین آمده و به کامپیوتری با ظرفیت و سرعت زیاد نیاز می شد و اگر کامپیوتر مرکزی از کار می افتاد باعث از کار افتادن کل سیستم کنترلی و پروسس می شد.

یکی از مهمترین مباحث نیروگاهها می‌باشد. بطور کلی سه عضو اصلی هر سیستم کنترلی، واحد اندازه‌گیری و واحد تغییردهنده کمیت(Actuator)  و کنترلر می‌باشند. دو عضو اول در فیلد (جایی که سیستم اصلی وجود دارد) و عضو سوم معمولا” در اتاق کنترل می‌باشد.مساله مهم در روند کنترل به شکل فوق، موضوع سیگنالها می‌باشد؛ سیگنالهایی که بین دستگاه کنترل‌کننده و دستگاههای نصب شده در فیلد، رد و بدل می‌شوند. به منظور سهولت استفاده از کنترل‌کننده‌ها در صنایع مختلف، لزوم وجود یک استاندارد برای تعریف ماهیت سیگنالهای مزبور، از مدتها قبل حس شده بود. ابتدا در سالهای دهه ۵۰ ، بصورت استاندارد ، از سیگنالهای بادی با فشار بین ۳-۱۵ psi برای این منظور استفاده می‌شد. با گسترش الکترونیک و با توجه به مشکلات روش قبلی، در دهه هفتاد میلادی، استفاده از سیگنالهای جریانی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر برای کار سیگنالینگ ، معرفی گردیدند. گرچه در این سالها از سطوح ولتاژ و جریانهای دیگری نیز، خارج از استاندارد فوق استفاده می شد، اما رفته رفته، با توجه به مزایای این روش، سایر روشها کنار گذاشته شد. یکی از مهمترین مزایای کاربرد حلقه جریانی ۲۰- ۴ میلی‌آمپر، مصونیت بالای آن نسبت به نویز بود.

در دهه ۹۰ سنسورهای هوشمند (smart) پدید آمدند که علاوه بر عملکرد یک ترانسمیتر و یک ترانسدیوسر، با بهره‌گیری از تکنولوژی میکروپروسسور، در خود عملیات دیگری همچون کالیبراسیون، عیب‌یابی، تبدیل واحد اندازه‌گیری و نیز بعضی از عملیات کنترلی را می‌توانستند انجام دهند.

با توسعه شبکه‌های کامپیوتری و مفاهیم آن، ایده استفاده از این تکنولوژی در پروسه کنترل صنعتی بوجود آمد و فیلدباس (Field bus) به این صورت، شکل گرفت. فیلدباس یک پروتکل ارتباطی بین سنسورهای هوشمند است که توسط آن، سنسورها و سایر اجزای کنترلی در فیلد، یک شبکه محلی LAN را تشکیل داده‌اند. مشخصات اصلی فیلدباس بصورت زیر بیان می‌شود:

جایگزین دیجیتالی روش سنتی انتقال اطلاعات حلقه جریانی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر است.
کنترل، آلارم ، منحنیهای عملکردی (Trend) و سایر عملیات، توسط فیلدباس، بین اجزای کنترلی ، توزیع می‌شود.
دستگاههای ساخته شده توسط هر کمپانی، با رعایت استاندارد فیلدباس، قابلیت کار با هم و در کنار هم را داشته باشند.
Open system است، به این معنی که بدون هیچگونه لیسانسی، کلیه اطلاعات و جزییات آن برا همگان در دسترس است.

دستگاهها و سنسورهای مورد استفاده در فیلدباس از نوع smart هستند. اما کلیه سنسورهای smart موجود ، قابل استفاده در فیلدباس نیستند. فیلدباس یک سیستم کامل است که عملیات کنترل را بین دستگاههای نصب شده در فیلد، توزیع می‌کند و همزمان امکان تنظیمات و تغییرات و نظارت را در اتاق کنترل، توسط خطوط ارتباطی شبکه‌ای، فراهم می‌سازد. فیلدباس بعبارت کوتاهتر، جایگزین روش سنتی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و کنترل DCS که در آن پروسه کنترل، به عهده یک یا چند کنترلر بصورت متمرکز قرار دارد، شده است.

در شکل زیر به صورت گرافیکی تفاوت بین مفهوم DCS و Fieldbus  را می‌توان مشاهده نمود. شکل سمت راست مربوط به فیلدباس و شکل سمت چپ ، مفهوم DCS را نشان می‌دهد.

سیر تکامل سیستمهای کنترلی:

در اوایل دهه ۱۹۶۰ ادوات وکنترلر های الکترونیکی جایگزین کنترلرهای نیوماتیکی شدند که از مزایای این کنترلر هامی توان سرعت و دقت زیاد و کم حجم بودن آنها را نام برد. طولی نکشید که کامپیوترهای دیجیتال که قابلیت پردازش لوپها ی کنترلی را داشتند، جایگزین کنترلرهای الکترونیکی شدند. کامپیوتر مرکزی پس از دریافت تمام متغیر های پروسسی از طریق ورودیها و دستورات صادره توسط اپراتور از طریق صفحه کلید ، آنها را طبق برنامه کنترلی از قبل نوشته شده پردازش و نتایج این پردازش را از طریق خروجیها به محرکهای نهایی کنترل اعمال می کنند. این نوع کنترل اصطلاحا DDC (Direct Digital Control) نامیده می شود و در آن اپراتور توسط یک صفحه کلید و یک نمایشگر VDU(Visual Display Unit) با سیستم ارتباط بر قرار می کند. کامپیوتر مرکزی قابلیت پردازش حجم زیادی از متغیر های زمانی وپروسسی را دارد ولی با افزایش بیش از حد این اطلاعات، سرعت و کارایی کامپیوتر پایین آمده و به کامپیوتری با ظرفیت و سرعت زیاد نیاز می شد و اگر کامپیوتر مرکزی از کار می افتاد باعث از کار افتادن کل سیستم کنترلی و پروسس می شد.

  DCS در واقع تکمیل شده و توسعه یافته سیستم کنترل مرکزی یا همان DDC می باشد، که سطوح مختلف کنترلی در آن بیشتر و تکمیل تر می باشد. در این سیستم متغیر های اندازه گیری شده توسط سیگنالهای آنالوگ (ولتاژ،جریان و…) به کارتهای ورودی DCS منتقل و این سیگنالها پس از تبدیل به معادل دیجیتال جهت پردازش وارد سیستم مرکزی کنترل می شوند و در رابطه با سیگنالهای خروجی نیز نتایج پردازنده مرکزی کنترل بصورت دیجیتال به کارتهای خروجی ارسال و در آنجا پس از تبدیل این سیگنالها به آنالوگ،به محرک ها اعمال می شوند. در پایین ترین سطح این سیستم (Process Controller) کار اندازه گیری متغیر های پروسسی، کنترل لوپها توسط کنترلر های میکروپروسسوری، اجرای Logic ها ، جمع آوری اطلاعات و آنالیز آنها ، محاسبات و ارتباط با وسایل و ادوات دیگر انجام می شود .

کارهای انجام شده در پایین ترین سطح توسط اپراتورها قابل کنترل بوده و توسط یک Supervisor مشاهده و قابل ثبت می باشد. در سیستم DCS از کار افتادن هریک از قسمتهای کنترلی تاثیر آنچنانی بر پروسه کنترلی نداشته است و حتی با از کار افتادن سطوح بالا، سطوح پایین که شامل Process Controller ها می باشد، می تواند کار کنترلی را ادامه دهد. در DCS سیگنال راه اندازه گیری شده و سیگنال ارسالی به ادوات توسط یک جفت سیم به ورودی و خروجیهای Process Controller وصل می شوند و ارتباط این سطح باسطوح دیگر از طریق بزرگراههای اطلاعاتی و شبکه خاص خود سیستم (Data Highway & Plant Network)

صورت می گیرد و باعث کاهش هزینه سیم کشی و امکان اضافه نمودن ادوات بیشتر و ارتباط ادوات اضافه شده با ادوات موجود از طریق این بزرگراههای ارتباطی را می دهد و بدین ترتیب توسعه سیستم آسانترو با کمترین هزینه صورت می گیرد.

 اساس کار کنترلرهای ‍PLC میکروپروسسوری بوده و شبیه سیستمهای کنترل مرکزی و DCS عمل می کنند ولی با قابلیت های محدودتر و کمتر. این نوع کنترلر ها جهت کنترل قسمتی از پروسس واحد که می تواند مستقل از کل واحد کار کرده و پروسه پیچیده ای ندارد، بکار رفته و جایگزین رله ها و تایمرهای الکترومکانیکی شده و جهت اجرای برنامه های ترتیبی(Sequential) و گسسته (Discrete System) استفاده می شوند. با وجود پیشرفتهای زیادی که تا کنون در زمینه ساخت و بکارگیری سیستم های کنترلی صورت گرفته ولی کنترلرهای PLC هنوز کاربرد داشته و همراه سیستمهای جدید بخشی از واحد پروسسی را کنترل می کنند.