سیستمهای کنترل گسترده(DCS) - بررسی سیستم های کنترل صنعتی
24 صفحه در قالب word
سیستمهای کنترل گسترده(DCS)
1-4 مقدمه
حوزه کار و عمر سیستمهای کنترل گسترده Control System) (Distributedیا DCS اکنون به پنجاه سال می رسد و دوره های اوج خود را سپری کرده است. بیشترین درجه اهمیت این موضوع مربوط به زمان ساخت میکرو کامپیوترهای با قیمت کم در حدود سالهای 1970 می باشد. پس از آن حوزه کار DCSها در محدوده پروسه های صنعتی پیوسته گسترده تر و پیچیده تر شد.کاربردهای مختلف این تکنیکها در فرایندهای مختلف صنعتی مانندشیمی، پتروشیمی، نفت و گاز و پالایشگاهها، صنایع آهن و فولاد و مواردی از این قبیل است
امروزه DCSها به عنوان یک ابزار اتوماسیون معمول در آمده اندکه از دیدگاههای مختلف می توانند تعابیر مختلفی داشته باشند. از نقطه نظر مهندسی پروسه این سیستم می تواند سبب بهبود میزان تولید و کیفیت تولید و ایمنی و قابل اطمینان و انعطاف پذیری بیشتر قسمتهای صنعتی و افزایش حوزه نظارت بر مراحل اجرای یک پروسه به کار گرفته می شود.
از دیدگاه مهندسی کنترل و کامپیوتر این فناوری حوزه ای است که کاربرد و رشد سریع تکنولوژی مخابرات و شبکه ها ی کامپیوتری در خدمت سیستمهای کنترلی را به نمایش می گذاردو حتی منجر به معرفی و اختصاص شبکه های کامپیوتری برای سرویس ها کنترلی شد که یک نمونه معروفCANیا(Control Area Network) است.
2-4 ایجاد سیستمهای کنترل گسترده (DCS)
در دهه 60 کاربرد یک مینی کامپیوتر برای حل بسیاری از کارهای کنترلی که عملا بارله ها صورت می پذیرفت عملا کار گرانی بود. یک گروه مهندسی در شرکت
Generals Motors روی کنترل کننده های قابل برنامه ریزی کار کردند که هم قابلیتهای لاجیک داشته باشد و هم به کامپیوتر نیاز نداشته باشد که در این صورت با قیمت کمتر می شد کار کنترل را انجام داد .این سلسله فعالیت ها منجر به ظهور PLC شد.
رله ها نمی توانند توابع کنترلی پیچیده را پیاده کنند ولی این کار با PLC کاملا عملی شد. اولین PLC در سال 1969 دارای یک CPU بایک کیلوبایت حافظه و 178 ورودی و خروجی بود که روزبه روز پیشرفت کرد و قابلیتهای مونیتورینگ و نرم افزاری و سخن افزاری آن سریعا پیشرفت کرد و زبانهایی نیز برای آن بصورت استاندارد جهت برنامه ریزی در نظر گرفته شد .
پیشر فتها به حدی بود که برای مثال در سال 1970 حافظه به 12 کیلو بایت و خطوط ورودی خروجی به 1024 خط افزایش پیدا کرد، و روز به روز بر سخت افزار و نرم افزار ان افزوده شد.
همزمان با رشد این تکنو لوژی سیستمهای مخابره داده و شبکه های کامپیوتری نیز پیشرفت کردو به شکل استاندارد های بین المللی در آمد.از تلفیق این دو سیستم ، PLC ها و دیگر سیستمها ی کنترلی می توانستند به سادگی در سیستمهای پیچیده گرد هم جمع شوند و یک ساختار DCSتشکیل دهند.
اولین DCS توسط شرکت Honey Well در سال 1970 ساخته شد که یک سیستم پله ای با تعداد زیادی میکروپروسسور بود. امروزه سیستمهای گسترده جای سیستمهای متمرکز را گرفته اند.
Figure 2-1
هدف یک سیستم DCS کنترل گسترده یک فرایند پراکنده است که اینگسترده کردن پروسه نیاز به تجهیزات وسیع دارد.
در حال حاضر شرکتهای زیادی در زمینه تولید DCS ها و PLC ها فعالیت می کنند که برخی از آنها به شرح زیر می باشند:
Yokogawa
Hartman and Braun
Hitachi
AEG
VDO
Siemens Moor
Centum
Leed&Northrup
MOD 300
MAX 1
TDC 3000
DCI 4000
ASEA
Fischer and porter
BBC
Foxboro
Toshiba
Honeywell
Philips
Fisher Controls
Eckardt
TOSDIC
در فصل بعدی در مورد یکی از تولیدات شرکت Siemens Moor در زمینه سیستمهای اتوماسیون با نام APACS به طور مفصل بحث خواهد شد.
3-4 ساختار سیستم های DCS
سیستمها با ساختار کامپیوتری چندین نوع هستند که از نظر ساختارکنترلی به دو نوع حلقه بسته و حلقه باز و از نظر اجرایی همگام (on-line) و غیر همگام
(Off-line) دسته بندی می شوند.سیستم نوع اول یعنی حلقه باز غیر همگام برای جمع آوری و پردازش داده است که برای اهداف مونیتورینگ و متعادل کردن انرژی و مواد خام اولیه نیز بکار می رود، اما کامپیوتر روی خود پروسه کنترلی ندارد یعنی فقط سیستم از پروسه داده می گیرد.
یک گام جلوتر سیستم حلقه بسته غیر همگام است که علاوه بر کارایی های سیستم قبلی قابلیت کنترل پروسه را نیز دارد و پس از جمع آوری و پردازش اطلاعات می تواند فرمانها یا مقادیر مناسب متغیرهای برای اعمال به عملگرها را ارائه بدهد.
سیستم نوع سوم ، سیستم همگام حلقه باز است که اطلاعات بلافاصله به کامپیوتر رفته و کار کنترل براساس داده های داده شده، توسط کاربر صورت می گیرد.و بالاخره نوع چهارم (حلقه بسته همگام) که تمام کارهای جمع آوری و پردازش و اعمال نتایج حاصل از پردازش به پروسه تماما توسط کامپیوتر انجام می شود.
کامپیو تر های کنترل فرایند وقتی برای یک هدف خاص کنترلی مانند جمع آوری داه و پردازش و امثال آن تعریف می شوند کامپیوتر با مصارف خاص گویند.این کامپیوتر ها معمولا در جاهای مختلف یک پروسه برای انجام کارهای مختلف گسترده می شوندو در ضمن کار قسمتها مستقل از یکدیگراست. (مطابق شکل1-3)
در این سیستم مبادله داده بین کامپیوتر ها به خاطر نداشتن اتصال مستقیم با یکدیگر به کندی صورت می گیرد. مدتی بعد بخاطر لزوم ساخت فایلهای داده مرکزی کامپیوترها از طریق یک کامپیوتر مرکزی بهم متصل شدند که این سیستم را سیستم متمرکز می گویند.(چون در این حالت وجود یک مرکز در قسمت اصلی و مهم پروسه که با سنسورها و عملگرها و سایر تجهیزات صنعتی پروسه مستقیما در ارتباط باشد لازم است)
در کامپیوتر مرکزی کارهایی به این شرح صورت می گیرد:
مونیتورینگ پروسه، جمع آوری داده، پرداش داده، ذخیره سازی و نگهداری داده برای زمانهای نسبتا طولانی، کنترل پروسه و اعلام خطر در مواقع لازم ، که برخی مواقع کارهای مدیریتی نیز به این مجموعه افزوده می شود.
دو موضوع مهم و جدی برای بکارگیری یک سیستم کامپیوتری متمرکز در صنعت سرعت پردازش و قابلیت اطمینان خود کامپیوتر است به عبارت دیگر چون کل تمرکز توابع اتوماسیون در یک کامپیوتر است همین امر می تواند خطرناک نیز باشد پس سرعت محاسبات و قابلیت اطمینان سیستم بسیارمهم است چون در صورت خرابی تمام توابع از کار می افتند.لذا مهندسین همواره درصدد یافتن راهی برای بلا بردن قابلیت اطمینان سیستمها هستند که برای نیل به این هدف یا باید کامپیوتر از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشد(این مساله برمی گردد به ساختمان داخلی کامپیوتر و مدارات آن که بهتر است از سیستم چند پردازنده ای در کامپیوتر مرکزی استفاده می شود) یا امکانات پشتیبانی اندازه کافی موجود باشد.
ساختار چند پردازنده ای نشان داده شده در شکل زیر وقتی تعداد کمی کامپیوتر مورد نیاز باشد یعنی برای صنایع کوچک مناسب است. اما برای اتوماسیون صنایع بزرگ مانند آهن و فولاد یا پتروشیمی این سیستم نمی تواند کارایی داشته باشد که این مساله بیشتر ناشی از وجود بار کاری زیاد در این گونه صنایع است که سرعت و قدرت کامپیوتر مرکزی به شدت کاهش می دهد.
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است
