تبلیغات
control
 
control
درباره وبلاگ


The department’s research activities encompass several broad areas, reflecting the multi-disciplinary nature of the control and mechatronics field. These include:


• Smart sensors and actuators
• Process tomography
• Intelligent machines
• Advanced and intelligent control algorithms
• Process control and its advancements
• Real-time control system
• Robot design and intelligent robot controllers
• Modeling and control of mechatronic systems
• Industrial automations
• Nanotechnology-based mechatronics and robotics

مدیر وبلاگ : mohammadreza
نویسندگان
دوشنبه 8 اسفند 1390 :: نویسنده : mohammadreza
If u want the impossible event happens in your life, change your belief that it is impossible to happen

اگر میخواهی محال ترین اتفاق زندگیت رخ بدهد، باور محال بودنش را عوض کن




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

ذیرش در دوره دکتری رشته های مختلف گرایش مکاترونیک

پذیرش در دوره دکتری رشته های مختلف گرایش مکاترونیک

لطفا قبل از ارسال پست در این تاپیک ابتدا تاپیک های تفاوت رشته مهنسی رباتیک با گرایش رباتیک و تفاوت رباتیک و مکاترونیک را مطالعه نمایید

ممکن هست افرادی موفق به پذیرش در رشته مستقل مکاترونیک را نداشته باشند و ناچار بشوند به گرایش مکاترونیک بروند

همچنین ممکن است افرادی در یک رشته دیگر دارای سوابقی بوده اند (مثلا مکانیک) و نمی خواهند با مباحث رشته های دیگر در تماس باشند و فقط می خواهند در زمینه مکاترونیک پروژه هایی انجام دهند

بنابراین ضرورت ایجاد تاپیکی برای داوطلبان گرایش مکاترونیک احساس می شود.

در این تاپیک به معررفی و بررسی و امکان ستجی پذیرش دانشگاه هایی که دوره دکتری رشته های مختلف گرایش مکاترونیک را دارند می پردازیم.

=============


دانشگاه دیترویت

University of Detroit Mercy
دکتری مهندسی برق با گرایش مکاترونیک
و
دکتری مهندسی مکانیک با گرایش مکاترونیک


رشته های مهندسی این دانشگاه دارای 51 واحد معادل با 17 درس می باشد. دو درس عمومی، تعدادی درس اجباری و بقیه دروس اختیاری هستند

دروس عمومی رشته برق و مکانیک
Design of Experiments
Advanced Engineering Mathematics

دروس اجباری رشته برق گرایش مکاترونیک
Introduction to Microcontrollers and Lab
Sensors and Actuators
Mechatronics Modeling & Simulation

دروس اجباری رشته مکانیک گرایش مکاترونیک

Mechatronics
Mechatronics: Modeling & Simulation
Sensors and Actuators
Robotics
Controls Modeling and Design for Advanced Electric Vehicle
Electric Drives/Electromechanical Energy Conversion
دروس اختیاری گرایش مکاترونیک
هر درسی به پیشنهاد استاد راهنما!


رنک

دانشکده برق و مکانیک این دانشگاه جزء 125 دانشکده برتر دانشگاه های آمریکا نیست
یعنی رنک بسیار بدی دارد
می توانید به عنوان اولویت آخر خود انتخاب کنید
البته این رنک برای افرادی که که رزومه ی ضعیفی دارند موهبتی است


کارشناسی ارشد و کارشناسی
این دانشگاه دارای رشته مستقل مکاترونیک در مقطع کارشناسی است
در مقطع کارشناسی ارشد نیز با همین دروس دکتری ارائه می شود
یعنی دوره کارشناسی ارشد نیز رشته برق گرایش مکاترونیک و رشته مکانیک گرایش مکاترونیک است
هرکه را اسرار حق آموختند
مهر کردند و دهانش دوختند




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
سه شنبه 15 بهمن 1392 :: نویسنده : mohammadreza
  1. تفاوت رباتیک و مکاترونیک

    تضاد رباتیک با مکاترونیک

    تضاد خودمختار با خودکار

    ROBOTICS VS MECHATRONICS

    AUTONOMOUS VS AUTOMATIC


    مکاترونیک یک رشته ی چند تخصصی ، شامل رشته های مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است . مکاترونیک از دو کلمه ی "مکا" مخفف مکانیک و "ترونیک" مخفف الکترونیک مشتق شده است . رباتیک نیز همانند مکاترونیک از سه رشته ی هندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر بوجود آمده است .
    تفاوت اصلی در آن است که سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است (تمام ورودی ها از قبل تعریف شده و شناخته شده است) ؛ در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند. به عنوان مثال چراغ راهنمایی و رانندگی و ماشین لباسشویی ، سیستم های مکاترونیکی هستند . در چراغ راهنمایی و رانندگی وقتی انسان دکمه ای را فشار می دهد رنگ چراغ تغییر می کند و در ماشین لباسشویی دمای آب ، زمان و ... به آن داده شده است. حتی وقتی چراغ راهنمایی و رانندگی در حالت خودکار قرار می گیرد و بدون نیاز به فشردن دکمه ای ، کار می نماید . هنوز به عنوان سیستم مکاترونیکی شناخته می شود چون ورودی هایش (زمان روشن بودن هر رنگ) برایش فراهم گردیده است . این فرایند ، خوکار (اتوماتیک) نامیده می شود . آن چه گفته شد در تضاد است با حالتی که چراغ راهنمایی و رانندگی دارای یک دوربین جهت تشخیص مردمی که می خواهند از عرض خیابان شوند باشد و رنگ چراغ را با توجه به فشردگی جمعیت تغییر دهد. آن چه گفته شد یک سیستم رباتیک است . این فرایند را خودمختاری (اتونوموس) گویند .

    نتیجه

    * سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است در حالی که سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند.
    * سیستم های مکاترونیکی خودکار هستند در حالی که سیستم های رباتیکی خودمختار هستند.
    * سیستم های رباتیکی نیازی به دید انسان ها (فکر و محاسبات بشر) ندارند ، در حالی سیستم های مکاترونیکی نیازمند فکر انسان ها از قبل یا همزمان می باشند.

    -------------------------
    پی نوشت مترجم : امروزه دو علم مکاترونیک و رباتیک در ایران یک علم جدید شناخته می شود ، مهندسی مکاترونیک در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد تدریس می شود ، اما متاسفانه مهندسی رباتیک فقط در مقطع کارشناسی تدریس می شود و خبری از تدریس مهندسی رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد حتی در آینده نیز به گوش نمی رسد . این در حالی است که در کشور های پیشرفته صنعتی دنیا مانند ایالات متحده آمریکا رشته ی مهندسی رباتیک به طور مجزا از مکاترونیک و رشته های دیگر از مقطع کارشناسی تا مقطع پست دکتری تدریس می شود . متاسفانه بعضی ها در ایران این دو رشته را یکی می دانند یا دیده شده است که مهندسی رباتیک را یکی از گرایش های مکاترونیک نام می برند . این درست است که یکی از گرایش های مکاترونیک در مقطع کارشناسی ارشد رباتیک است اما رشته های مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل ، هوش مصنوعی نیز دارای گرایش رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد می باشند . این در حالی است که رشته ی رباتیک با رشته های مکاترونیک ، مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل و هوش مصنوعی متفاوت است. چون رباتیک یکی از گرایش های رشته ی مذکور است دلیل نمی شود که رباتیک را زیر مجموعه ی آن رشته بنامیم. امیدواریم با خواندن این مقاله تفاوت مکاترونیک با رباتیک بر خوانندگان روشن شده باشد و این مقاله جرقه ای باشد برای گسترش مهندسی رباتیک در مقاطع بالاتر در دانشگاه های کشور .


    نویسنده : Rony Novianto
    مترجم : محسن جعفرزاده


    تکثیر و انتشار این مقاله ، بسیار توصیه می گردد.
    هرکه را اسرار حق آموختند
    مهر کردند و دهانش دوختند
  2. #2

    پیش فرض پاسخ : تفاوت رباتیک و کگاترونیک

    دو تفاوت اصلی سیستم های رباتیکی و مکاترونیکی

    1- سیستم های رباتیک دارای حسگر هایی هستند که از محیط اطلاعات کسب کنند ولی سیستم های مکاترونیکی نسبت به محیط بی تفاوت هستند.
    2- سیستم های رباتیکی خود مختار اند سیستم های مکاترونیکی خودکار هستند

    یک مثال برای درک بهتر خودکار و خودمختار
    شما وقتی معدتون خالی می شود به طور خودکار احساس گشنگی می کنید و اختیار ندارید مهم نیست که ددر محیط شما غذا یافت شود و یا خیر. پس معده ی شما خودکار است.
    اما عمل غذا خوردن شما اختیاری است. یعنی اگر غذا در محیطتان هم باشد باز می توانید بخورید و یا خیرو پس انسان موجودی خودمختار است.


    یک مثال از حسگر های محیطی
    یک سیستم آبیاری هوشمند را در نظر بگیرید می تواند چهار حالت زیر داشته باشد
    1- یک کلید داشته باشد که هر وقت دکمه ای زد شد مزرعه را آبیاری نماید
    2- دارای برنامه ی زمان بندی باشد و شما جدول زمان بندی بدهی و یا بگویی هر 36 ساعت ، سپس سر موعد آبیاری شود
    3- سیستم آبیاری به اینترنت وصل باشد و از آن فرمان بگیرد که چه زمانی آبیاری کند و کی متوقف شود
    4- دارای حسگر های باران و رطوبت خاک باشد که وقتی رطوبت خاک از مقداری کمتر شد آبیاری کند و هنگامی که هوا بارانی شد آبیاری را متوقف کند
    سه حالت اول بیانگر یک سیستم مکاترونیکی هست حالت چهارم بیانگر یک سیستم رباتیکی است


    سلام....
    یه سوالی برام پیش اومده که دوست دارم اگر بشه یه نفر روشنم کنه....

    این طور که من متوجه شدم دو تخصص مکاترونیک و رباتیک در خیلی از موضوعات دارای نقاط مشترکی هستند...تنها تفاوتشون (که تو مقاله تضاد رباتیک و مکاترونیک هم خوندیم) اینه که سیستمهای مکاترونیکی با ورودیهاشون تنها به صورتی رفتار میکنن که برنامه ریزی شدند(خودکارند یا به عبارتی سیستم های مکاترونیکی ورودی هایشان فراهم شده است)...
    ولی سیستمهای رباتیکی قادرند بسته به شرایط مختلف نسبت به ورودیهاشون رفتارهای مختلفی نشون بدن(خودمختارند یا به عبارتی سیستم های رباتیکی باید خودشان ورودی ها را از محیط دریافت نمایند و پردازش های لازم رو روی ورودی ها انجام بدن....)که بسته به اینه که از چه فناوریهایی در اونها استفاده شده باشه(هوش مصنوعی، پردازش تصویر، منطق فازی و...)
    حالا سوالم اینجاست: چرا باید عنوان ربات رو به بازوهای صنعتی اختصاص بدیم... مگر این سیستمها کارهای مشخصی رو در وضعیت ثابت و یکسان و بدون تغییر به شکل پی در پی تکرار نمیکنن؟(جوشکاری، رنگپاشی،...)
    مگر ورودی این سیستمها مشخص و ثابت نیست؟
    آیا درست ترش این نیست که این بازوها رو سیستمهای مکاترونیکی خطاب کنیم تا بازوهای رباتیکی؟
    بازو های صنعتی (manipulator) به پنج نوع مختلف دسته بندی می شوند.
    1- یک نوع از این بازو ها با اپراتور کار می کند یعنی یک نفر پشت آن قرار می گیرد و آن را هدایت می کند. operator control
    2- دیگر نوع آن بدین صورت است که مسیر حرکت را از طریق معادله مسیر بر حسب زمان به صورت کد ویا GUI به سیستم می دهند. Positional commands
    3- روش دیگر با استفاده از تیچ پندانت یا در اصطلاح عامیانه روش "جاگ" برای ربات مسیر حرکت را مشخص می کنند. Teach pendant
    4- شیوه ی دیگر آن است که بازو را یک انسان جابجا می کند و مسیر در حافظه سیستم ذخیره می شود. Lead by the nose
    5- پنجمین نوع بدین گونه است که هدف مشخص می شود و ربات با بینایی و یا سنسور اطلاعات محیط را جمع آوری می کند و کار می کند مثلا بازویی که قرار است بسته هایی را از نوار نقاله اول به نوار نقاله دوم منتقل کند و این بسته ها داری زمان مشخصی نباشند مثلا فاصله ورود هر بسته متفاوت باشد و همچنین چون بسته دقیقا وسط نوار نقاله نیست یعنی می تواند راست تر و چپ تر و یا دارای زاویه باشد به عبارت دیگر با این که هدف انتقال از نوار نقاله اول به دوم است ولی زمان و مختصات دقیق را نداریم در این جا کل کار تشخیص به عهده سیستم است. Autonomous

    * بازو هایی که در چهار دسته اول قرار می گیرند بازو های مکاترونیکی هستند و بازو هایی که در دسته ی پنجم قرار می گیرند بازو های رباتیکی به شمار می روند.

    در هر سیستمی خطا وجود دارد . در مکاترونیک با تکیه بر استفاده از بهترین قطعات و روش ساخت ، سعی بر کاهش خطا دارند ولی در رباتیک با پیچیده کردن هوش ربات ؛ خطاها را کم تر می نمایند از این رو مشاهده می کنیم بازو های رباتیکی با وجود تکنولوژی ساخت پایین تر و مواد نا مرغوب تر ، خطای کمتری دارند.

    ===========

    در ادامه حتما تاپیک زیر را بخوانید

    تفاوت رشته مهنسی رباتیک با گرایش رباتیک

    هرکه را اسرار حق آموختند
    مهر کردند و دهانش دوختند

  3. #3

    پیش فرض پاسخ : تفاوت رباتیک و مکاترونیک

    نقل قول نوشته اصلی توسط robotic نمایش پست ها
    پی نوشت مترجم : امروزه دو علم مکاترونیک و رباتیک در ایران یک علم جدید شناخته می شود ، مهندسی مکاترونیک در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد تدریس می شود ، اما متاسفانه مهندسی رباتیک فقط در مقطع کارشناسی تدریس می شود و خبری از تدریس مهندسی رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد حتی در آینده نیز به گوش نمی رسد . این در حالی است که در کشور های پیشرفته صنعتی دنیا مانند ایالات متحده آمریکا رشته ی مهندسی رباتیک به طور مجزا از مکاترونیک و رشته های دیگر از مقطع کارشناسی تا مقطع پست دکتری تدریس می شود . متاسفانه بعضی ها در ایران این دو رشته را یکی می دانند یا دیده شده است که مهندسی رباتیک را یکی از گرایش های مکاترونیک نام می برند . این درست است که یکی از گرایش های مکاترونیک در مقطع کارشناسی ارشد رباتیک است اما رشته های مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل ، هوش مصنوعی نیز دارای گرایش رباتیک در مقطع کارشناسی ارشد می باشند . این در حالی است که رشته ی رباتیک با رشته های مکاترونیک ، مکانیک طراحی کاربردی ، مکانیک ساخت و تولید ، کنترل و هوش مصنوعی متفاوت است. چون رباتیک یکی از گرایش های رشته ی مذکور است دلیل نمی شود که رباتیک را زیر مجموعه ی آن رشته بنامیم. امیدواریم با خواندن این مقاله تفاوت مکاترونیک با رباتیک بر خوانندگان روشن شده باشد و این مقاله جرقه ای باشد برای گسترش مهندسی رباتیک در مقاطع بالاتر در دانشگاه های کشور .


    نویسنده : Rony Novianto
    مترجم : محسن جعفرزاده


    تکثیر و انتشار این مقاله ، بسیار توصیه می گردد.
    این مطلب را از روی یک سایتی که مربوط به سال 88 بود کپی کردم

    لازم به ذکر است دانشگاه صنعتی امیرکبیر از سال 1389 و دانشگاه صنعتی شاهرود از سال 1390 در مقطع کارشناسی ارشد دانشجو رباتیک پذیرش کرده اند.
    هرکه را اسرار حق آموختند
    مهر کردند و دهانش دوختند
    پاسخ با نقل قولRobotica آنلاین نیست.
  4. پیش فرض پاسخ : تفاوت رباتیک و مکاترونیک

    سلام دوستان . به لطف مطالب مفیدی که نوشتین مخصوصا دوست عزیزمون Robotic تفاوت میان رباتیک و مکاترونیک رو کامل فهمیدم. حالا خیلی برام مهمه که فرق رباتیک رو با رشته اتوماسیون بفهمم. آیا یکی هستند ؟ ممنون میشم کسی اگه میدونه جوابمو بده.
    ویرایش توسط artemis_743 : September 12th, 2013 در ساعت 02:53 PM دلیل: تغییر عنوان پست پس از انتقال به تاپیک مناسب
  5. #5

    پیش فرض پاسخ : تفاوت رباتیک و مکاترونیک

    نقل قول نوشته اصلی توسط Robotica نمایش پست ها
    حالا خیلی برام مهمه که فرق رباتیک رو با رشته اتوماسیون بفهمم. آیا یکی هستند ؟ ممنون میشم کسی اگه میدونه جوابمو بده.
    از نظر تئوری

    در لغت اتوماسیون یعنی خودکارسازی
    هدف مکاترونیک خودمختارسازی است. یعنی رشته مکاترونیک ایجاد شد که سیستم های الکتریکی و مکانیکی ، اتوماسیون بشوند
    از دید مکاترونیک خودکارسازی یعنی خودکار سازی ماشین های الکتریکی و مکانیکی
    اما خودکارسازی های دیگری نیز وجود دارد که با نام های اتوماسیون اداری، اتوماسیون اجتماعی، اتوماسیون شیمیایی ، اتوماسیون کشاورزی و ... وجود دارند که به عنوان رشته علمی تدریس نمی شوند و بیشتر به عنوان حوزه کاری شناخته می شوند
    بنابراین رباتیک هیچ ربطی با اتوماسیون ندارد

    از نظر عملی

    در عمل وقتی در محیط صنعتی قرار دارید وقتی از کلمه اتوماسیون نام برده می شود منظورشان "اتوماسیون صنعتی در خطوط تولید" است و برای راحتی بقیه اش را تلفظ نمی کنند و خود شنونده معنی کاملش را می فهمد
    در عمل وقتی در محیط اداری قرار دارید وقتی از کلمه اتوماسیون نام برده می شود منظورشان "اتوماسیون اداری" است و برای راحتی بقیه اش را تلفظ نمی کنند و خود شنونده معنی کاملش را می فهمد
    در عمل وقتی در محیط روستایی قرار دارید وقتی از کلمه اتوماسیون نام برده می شود منظورشان "اتوماسیون کشاورزی" است و برای راحتی بقیه اش را تلفظ نمی کنند و خود شنونده معنی کاملش را می فهمد
    در عمل وقتی در محیط ... قرار دارید وقتی از کلمه اتوماسیون نام برده می شود منظورشان ... است و ...

    حوزه اتوماسیون اداری مربوط به رشته کامپیوتر و IT است
    حوزه اتوماسیون صنعتی مربوط به رشته مکاترونیک است
    و ...

    از نظر رشته شناسی

    به عنوان رشته مستقل وقتی از اتوماسیون نام برده می شود منظور همان "اتوماسیون صنعتی در خطوط تولید" است.
    به عنوان گرایش مکاترونیک وقتی از اتوماسیون نام برده می شود منظور اتوماسیون صنعتی است. چه در خطوط تولید و چه در خارج آن. چه در کارخانه و چه در خانه و چه در ...دروس رشته مستقل اتوماسیون به صورت تخصصی تر از دروس مکاترونیک تعریف می شود. یعنی در مکاترونیک چون فقط بحث خطوط تولید مطرح نیست دروس و سرفصل آن ها به صورت جامع تر تعریف می شود.

    رفع ابهام:
    در بعضی از دانشگاه ها می بینیم رشته ای تحت عنوان "رباتیک و اتوماسیون" و یا حالت برعکسش یعنی "اتوماسیون و رباتیک" دیده می شود.
    این به معنی این نیست که این دو به هم ربط دارند. بلکه به معنی این است که نصف دروس رباتیکی و نصف دروس مربوط به اتوماسیون هست.
    در واقع دانشگاه ها هدفشان از ارائه این دو رشته این است که فارغ التحصیلانشان بازار کار گسترده تری داشته باشند و هم بتوانند به کار های رباتیکی بپردازند و هم کار های اتوماسیونی.




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

 

ویكردی كه در شمال آمریكا به عنوان اولین قدم جهت رسیدن به شبكه هوشمند انتخاب شد، ایجاد دانشگاهی مبتنی بر Smart Microgrid  ها است. چنین Microgrid ای تجربیات تكنولوژیكی شركت ها، دانشگاهها و كارخانه ها را جمع آوری می نماید تا راهی معتبر،با كیفیت و مقرون به صرفه جهت رسیدن به شبكه هوشمند ایجاد نماید.

 سه نسل از Smart Microgrid تا كنون پدید آمده است:

 

1GM: نسل اول Microgrid ابتدا بر توسعه ظرفیت شبكه برق و مسائل پیرامون دسترسی از راه دور Microgrid ها تمركز می كند كه در آن مسائلی از قبیل كنترل، فرمان، ثبات، قابلیت اطمینان و یكپارچگی منابع تجدید پذیر انرژی در اهمیت بالایی قرار گرفته است.

نمونه ای از این Microgird  ها، Kythnos Microgrid است كه در یونان وجود دارد.

 http://www.microgrids.eu/index.php?page=index

2GM : نسل دوم Microgrid عمدتا روی مباحث توزیع و حول موضوعات مربوط به قابلیت و كیفیت سیستم های توزیع برق متمركز هستند. رویكرد عمده ای كه این Microgrid ها دارند ایجاد ظرفیت جایگزین برای تجهیزات شبكه در حالت های مختلف شبكه است. این روش روی DA (Distribution Automation) متمركز است و با توابع دیگر شبكه هوشمند مثل AMI (Advanced Metering Infrastructure) ، DSM (Demand Side Management) و یكپارگی منابع تجدید پذیر انرژی و ... سر و كار ندارد.

نمونه ای از این Microgrid ، در  IIT است كه توسط دكتر شاهیده­پور به انجام رسید.

http://www.iit.edu/perfect_power

3GM : در نسل سوم Microgrid  برای ساخت نسخه كوچك شده شبكه هوشمند از طریق توسعه نسل هوشمند ساختار توزیع و توابعاصلی شبكه هوشمند از قبیلAMI (Advanced Metering Infrastructure), DSM (Demand Side Management), DA (Distribution Automation), SA (Substation Automation), OM (Outage Management) and CIS (Customer Information System)  تلاش میكنند. تا كنون دو  Smart Microgrid از این نسل در شمال آمریكا استقرار یافته است. یكی در دانشگاه UCSD  (كالیفرنیا و سندیگو) و دیگری در موسسه BCIT  (انیستیتو تكنولوژی بریتیش كلمبیا).

 

اطلاعات بیشتر در این رابطه در سایتهای زیر موجود است:

 http://www.edsa.com/pa_articles/pdf/ucsd_smart_grid.pdf

http://www.bcit.ca/microgrid/

 

منبع : سایت سابا

 





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
جمعه 24 آبان 1392 :: نویسنده : mohammadreza

شبكه هوشمند برق

 شبكه های هوشمند توزیع نیرو، شبكه های به هم پیوسته دو سویه ای می باشند كه در آن اطلاعات نقش بنیادی در فرایند توزیع انرژی ایفا می نماید.

توزیع هوشمند نیرو سامانه های مبتنی بر تركیب فناوری اطلاعات و ارتباطات با توانمندی های پردازشی رایانه ها و سیستم های الكتریكی می باشد. ارتقا سیستم های كنونی سخت افزاری غیر هوشمند به شبكه های دو سویه توزیع شده كارآمد و اقتصادی كه در آن بهره وری سرمایه گذاری های انجام شده در صنعت برق به طرز چشمگیری بالا می رود، از اهداف اصلی هوشمند سازی شبكه می باشد. بالا رفتن ضریب اطمینان و پایداری شبكه از اهداف دیگر

بكارگیری این فناوری می باشد. بطور خلاصه نیازمندی های زیر لزوم تغییرات بنیادی را باعث گردیده است:
 
- شبكه توزیع خودبازیاب ""Self Healing Grids
·   شبكه ای با ضریب اطمینان بالا و داشتن امنیت ذاتی در كلیه سطوح
·   كنترل غیر متمركز و فراگیر با استفاده از گسترده از حسگرها و لوازم اندازه گیری
 
- شبكه توزیع نیروی برق كم هزینه " "Economical Grids
·   استفاده بهینه از دارایی های با ارزش با بكارگیری مفهوم پاسخ به درخواست ""Demand Response
·   توزیع غیر سلسله مراتبی تولید نیروی برق و بهرگیری از تولید پراكنده نوعاً توسط مصرف كنندگان
·   اتوماسیون گسترده و كاهش دخالت عامل انسانی
 
- شبكه توزیع نیروی برق دوستدار محیط زیست
·   تجمیع و متنوع نمودن منابع انرژی
·   مدیریت آلاینده ها و دی اكسید كربن
 
در سامانه توزیع هوشمند نیروی برق "Smart Grid" نه تنها داده ها به صورت دوسویه از شبكه به مشترك و بالعكس منتقل می گردد، بلكه جریان انرژی نیز دو سویه می گردد و شبكه می تواند بالقوه متشكل از هزاران تولید كننده و فروشنده خرد برق "Electricity Retailer" باشد. این فروشندگان از طریق منابع تجدیدپذیر انرژی "Reusable Energy Sources" (RES) مانند سلول های خورشیدی، گرمای زمین و یا از طریق ذخیره انرژی در ساعات و یا ایام كم بار (و البته ارزان) و فروش آن در ساعات پربار (و صد البته گران) وارد بازار خرده فروشی برق شوند. لذا در SG با دو شبكه جدید آشنا می شویم:
·   ریز شبكه توزیع برق "Micro grids"
· شركت توزیع برق مجازی"Virtual Utility" (و یا بازار مجازی برق) ""Virtual Electricity Market 
بازار مجازی برق در واقع مفهومی مشابه مدل اینترنتی است كه در آن انرژی از هر منبعی صرفنظر از شیوه تولید، خواه ژنراتورهای سنتی یا منابع تجدیدپذیر انرژی باشند، عرضه و در هر نقطه دلخواهی در شبكه به مصرف می رسد. بدیهی است تحقق چنین آرمانی بدون بهره گیری از فناوری های پیشرفته اطلاعات و ارتباطات (ICT) میسر نمی گردد.

 

نصب و راه اندازی سنسورهای هوشمند بر روی تمام عناصر كلیدی شبكه توزیع و برقراری شبكه ارتباط دو سویه، ادغام و هماهنگسازی سامانه AMI با سایر نرم افزارهای كاربردی مركز (OfficeBack-end)، درگاه"Portal" خدمات رسانی مشتركین (OfficeFront-end) و سامانه هاEnterprise Resource Planning و خدمات صوتی به مشتركین، نصب سیستم های نرم افزاری تشخیص خرابی بلادرنگ، تنظیم بار، قطع و وصل جریان برق بصورت انبوه در عین حال انتخابی، همسویی و ادغام با شبكه های كنترل بلادرنگ توزیع و فوق توزیع مانند SCADA و تبادل اطلاعات در راستای تعامل كامل در شبكه از جمله فعالیت های اصلی جهت برپایی شبكه كامل توزیع هوشمند نیروی برق می باشد. بكارگیری و خرید انرژی از تولیدكنندگان خرد نوعاً مبتنی بر انرژی های تجدید پذیر و منابع ذخیره فراگیر (مانند انرژی ذخیره شده در خودروهای الكتریكی در ساعات اوج مصرف) و نیروگاه های تركیبی نیرو و گرماCombined Heat and Powerو برقراری ارتباط دو سویه داده ای و انرژی با این تولید كنندگان از مصادیق دیگر شبكه هوشمند خواهد بود.

 

 
شكل 1- نمایی از یك شبكه توزیع نیروی هوشمند آینده
 
 
جدول زیر مقایسه ای بین سیستم های سنتی و اهداف شبكه های هوشمند را نمایان می سازد.
 
شكل 2- ساختار سلسله مراتبی شبكه های برق سنتی
 
 
شكل3- ساختار غیر متمركز شبكه های توزیع هوشمند نیرو






نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

شبكه های هوشمند توزیع برق(smart grid)

امروزه صنعت برق، نه تنها با فراهم كردن منابع جهت برآورده سازی انرژی مورد تقاضا صنایع مواجه هستند، بلكه از طرفی حداقل سازی و كاهش اثراتی كه بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یكی دیگر از موارد مورد توجه می باشد و Smart Gridراه حلی برای این چالش است كه سود و بازدهی بسیار زیادی دارد. برای سمت مصرف كنندهSmart Gridبدین معنی است كه آنها می توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیك كه قیمت انرژی گران می باشد، هزینه كمتری بپردازند و برای كارشناسان محیط زیست، این شبكه بمعنی استفاده از تكنولوژی جهت كمك به حل تغییرات مضر آب و هوایی و اجتناب از تولید گازهای كربن بیش از اندازه می باشد و برای همكاران صنعت برق پیك سایی و تصمیم گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبكه است.

شبكه های هوشمند توزیع انرژی الكتریكی یكی از جدیدترین تكنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبكه های توزیع و ورود به قرن دیجیتال است . اصلی ترین هدف ، تأمین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با كمترین خسارت به محیط زیست است . اولین شبكه هوشمند جهان در مارس 2008 معرفی گردید و شهر بالدر ایالت كلرادو آمریكا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با شبكه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بكارگیری تكونولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشتركین ، تجهیزات و ارتباطات می باشد . تكنولوژی هوشمند توانایی ایجاد تغییرات اساسی در تولید ، انتقال ، توزیع و استفاده از انرژی الكتریكی به همراه منافع اقتصادی و محیطی دارد كه در نهایت به برآورده نمودن نیازهای مشتریان و در دسترس بودن برق مطمئن و پایدار ختم می شود . از طرف دیگر سیستم می تواند با استفاده از اطلاعات جمع آوری نموده در مواقع بحرانی ، تصمیم گیری نماید و از خاموشی های ناخواسته جلوگیری كند

مزایای شبكه های هوشمند
به طور خلاصه مزایای شبكه های هوشمند به شرح ذیل است :
- پیك سایی كه نتیجه اصلی بكارگیری شبكه هوشمند به همراه تكنولوژی های پیشرفته در پست های توزیع و منازل مشتركین است .
- كاهش مصرف سوخت های فسیلی كه در نتیجه كاهش پیك و تلفات انرژی به همراه كاهش افت خطوط توزیع بدست می آید .
- كاهش در تعداد مشتركین كه خاموشی دارند، این امر نتیجه مهم توانایی پیش بینی كردن و یا به صورت بالقوه جلوگیری كردن از قطع برق و پاسخ موثر در صورت قطع برق جهت رفع عیب است .
- كاهش سرمایه گذاری مورد نیاز برای پروژه های توزیع و انتقال به جهت بهبود بالانس بار و كاهش در بار پیك بدلیل مدیریت پیشرفته دیماند
- كاهش هزینه ها كه منتج از قطع و وصل از راه دورمشتركین می باشد

كاهش زمان خاموشی مشتركین
جلوگیری از قطع برق مشتركین، فاكتور اصلی رضایت مندی مشتركین است .شبكه توزیع هوشمند به سرعت وسایلی را كه احتمالاً موجب خطا در شبكه توزیع می شوند را شناسایی و از مدار خارج می كند و همچنین جریان نشتی را به سرعت مشخص می كند و مكانهایی كه نیاز به حضور نیرو جهت اصلاح شبكه را دارند به سرعت اعلام می كند. استفاده از نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری سریعاً مشتركین را كه خارج از سرویس هستند ،را مشخص می كند . فراهم نمودن چنین اطلاعاتی برای پرسنل اتفاقات كه در محل خاموشی هستند، بسیار ذی قیمت بوده و بازده عملكردرا بسیار بالا می برد .

شبكه های توزیع هوشمند با استفاده از راه حل های ذیل زمان خاموشی مشتركین را كاهش می دهند

- تنظیم مجدد سیستم با كمك گرفتن از سوئیچ های اتوماتیك هوشمند كه هماهنگ با پست های هوشمند هستند .
- تشخیص از راه دور فالت
- تعیین اندازه و محل بار خارج شده از مدار از راه دور و بصورتReal Time
- كنترل از راه دور تولیدات پراكنده انرژی و تجمیع آنها جهت استفاده
- تشخیص از راه دور قطع و وصل شبكه

منافع شبكه توزیع هوشمند برای مشتركین

با توجه به طبیعت متغیر انرژی های تجدید پذیر كه عموماً نیروی باد می باشد، مشتركین جهت انتخاب نیاز به اطلاعات میزان تولید آن و در دسترس بودن آن دارند، تا با توجه به درآمدشان و اولویت های زیست محیطی انتخاب صحیح انجام دهند كه این امر نیاز به آموزش و توانمند ساختن مشتركین و آماده سازی بستر فرهنگی دارد، لذا بایستی در این زمینه نیز سرمایه گذاری مناسبی انجام شود. نرم افزارهای قیمت گذاری بلادرنگ به مدیریت تقاضا كمك می كنند، تا هر زمان كه برق گران است قیمت خرده فروشی را افزایش دهند و هنگامی كه قیمت برق پایین است قیمت خرده فروشی را كاهش دهند .
به هر حال ، مردم با این گونه نرم افزارها آشنایی ندارند ولی اكنون سیستمی طراحی شده است كه مصرف انرژی مشترك را بر اساس تنظیمات خود (كه توسط مشترك انجام شده است) بر اساس قیمت و زمان كنترل می كند . این سیستم ها مشتركینی را كه نگران محیط زیست خود هستند قادر به كنترل منبع تولید انرژی می كند و می توانند از آن نوع انرژی استفاده كنند كه آسیب كمتری به محیط زیست وارد می كند .

كاهش 2.5 درصدی در مصرف انرژی ، آزاد سازی گازco2 را به میزان یك میلیون تن كاهش میدهد.
كاهش هزینهBilling و هزینه سرویس دهی به مشتركین نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری قادر به خواندن اتوماتیك كنتورها با دقت بالا و بهبود بخشیدن به كارائی مراكز Call centerهستند. موارد ذیل قابل پیش بینی و تحقق هستند
كاهش هزینه های مرتبط با افزایش بازده قرائت كنتورها
- %50 كاهش در نیروی انسانی كه نیاز به قرائت دوره ای كنتورها بوده است .
كاهش تماسها باCall center یك میلیون دلار منافع سالیانه
منافع سالانه حاصل از جلوگیری سرقت انرژی 10 تا 20 میلیون دلار
قطع و وصل از راه دور 5 تا 10 میلیون دلار منافع حاصل از عدم مراجعه تكنیسین

تلفات خطوط انتقال و توزیع كه حاصل از امپدانس هادی ها و عملكرد شبكه كم بازده است كه در حال حاضر بین 8 تا14 درصد است، با كاهش این تلفات ، نیروگاهها می توانند در سطح تولید پایین تر قرار گیرد و در نتیجه آلودگی كمترمی شود . شبكه توزیع هوشمند، ما را قادر به محاسبه و حداقل سازی تلفات خطوط با بوجود آوردن بالانس بهینه بین ولتاژ و فركانس و توان راكتیو می سازد.
كاهش 20 درصدی تلفات خطوط انتقال میزان تولید را500000 تن در سال كاهش می دهد .

شبكه توزیع هوشمند از روشهای زیر برای كاهش تلفات سیستم استفاده می كند :

در مدار قرار دادن بانك های خازنی از راه دور برای كاهش جریان مورد نیاز برای توان راكتیو
اندازه گیری ضریب توان مشتركین در ترانس های توزیع
بالانس بار با استفاده از اتوماسیون توزیع
كنترل و به مدار آوردن منابع انرژی تولید پراكنده(DG)


بهینه سازی سرمایه

شبكه توزیع هوشمند ما را قادر به آگاهی از سلامت و اطمینان شبكه می نماید . جمع آوری و انتقال داده ها سیستمی را بوجود می آورد كه قادر است تصمیم گیری اتوماتیك انجام دهد . نتیجه این عمل، قابلیت بهره برداری بهینه از سرمایه است كه دلایل آن عبارتند از :
اجتناب از خرابی ها با تعویض به موقع كابل ها ، تجهیزات ،پست ها و ترانس های توزیع
تنظیم دینامیكی ترانس ها برای كمك به تعویق سرمایه گذاری در این زمینه
افزایش عمر تجهیزات تولید كه از سرمایه گذاری مجدد جهت تولید انرژی مورد نیاز جلوگیری می كند .
 
نتایجی كه از راه اندازی شهر نمونه بدست آمده است به شرح ذیل است :
* كاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت های توزیع و پست ها حدود 1200000 دلار در سال
* كاهش هزینه های نگهداری ترانس های توزیع حدود 30000000 دلار در سال
* كاهش هزینه نگهداری ترانسهای فشار ضعیف به میزان 1000000 دلار در سال

پروژه پیشنهادی جهت اجرایSmart Grid

با توجه به بررسی های بعمل آمده توسط كارشناسان جهت پیاده سازی این شبكه ، فازبندی پروژه به شكل زیر پیشنهاد گردید :
فاز اول شامل نصب تجهیزات اولیه جهت تست موردی و ایجاد منطقه نمونه – فاز دوم توسعه فاز اول و شروع به كار سیستم

فاز اول
- نصب تجهیزات جهت منطقه نمونه شامل تعویض 15000 كنتور (خانگی ، صنعتی و روشنایی معابر) ، بهینه سازی 2 پست توزیع و 5 فیدر منشعب از آن
- راه اندازی پرتال جهت مدیریت مصرف انرژی و اطلاعات كامل مصرف

فاز دوم
- نصب تجهیزات شبكه توزیع و انتقال باقیمانده ( 2 پست توزیع ، 20 فیدر و 35000 مشترك)
- نصب تجهیزات اتوماسیون در منازل
- فعال سازی پرتال جهت استفاده تمام مشتركین
- استفاده از تولیدات پراكنده شامل باد ، خورشید ، اتومبیلهای برقی و مدیریت آنها

منبع :http://elecamp.org




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

پیشگفتار

با گسترش روز افزون صنایع اتو ماتیك تولیدی وفرایندهای پیشرفته صنعتی دركشور، ضرورت آشنایی دانش پژوهان و متخصصین صنایع با روشهای اتو ماسیون وشناسائی و كنترل فرآیندهای صنعتی بیش از پیش مشهود می باشد . با توجه به ماهیت چند رشته ای این زمینه تخصصی ونبود مرجع واحد مهندسی به زبان فارسی، مقدمه ای براین موضوع از ترجمه وتلخیص مراجع مختلف وتألیف وتركیب سایر بخشها ، به رشته تحریر درآمده است. موضوع این نگارش طی چند سال به صورت درس كنترل صنعتی در دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی بهمراه آزمایشگاه ارائه شده است وحجم فصول متناسب با نیاز پردازش گردیده است.

آنچه در این كتاب فراهم آمده است از دو بخش اصلی تشكیل شده است. در فصل اول ودوم ، سیستمهای نیوماتیك و كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر PLC ، مورد استفاده در سیستمهای اتو ماسیون صنعتی تشریح می گردند. در فصل اول اجزاء سیستمهای نیوماتیكی معرفی گردیده و روشهای مختلف طراحی به منظور استفاده از این مجموعه ها در سیستمهای اتو ماسیون صنعتی تدوین گردیده اند. در فصل دوم پس از اشاره به اصول كلی وسخت افزارPLC ، روشهای عمومی برنامه نویسی آنها توضیح داده سده است. با ارائه مثالهای كاربردی متعدد سعی شده است این مبانی برای مهندس طراح سیستمهای اتوماسیون به صورت كامل تشریح گردد. در پایان فصل نیز به اصول كلی برنامه نویسی PLC های متداول در صنایع كشور توسط زبان برنامه نویسی STEP 5 اشاره شده است.

در سه فصل پایانی توجه خود را به مدلسازی، شناسایی وكنترل فرآیندهای صنعتی به وسیله كنترل كننده های PID جلب می كنیم. مدلسازی فرآیندهای صنعتی كلید اصلی شناخت این سیستمها وطراحی كنترل كننده مناسب برای آن می باشد. این مدلسازی یا با استفاده از اصول مهندسی در زمینه های مختلف انجام گردیده ویا با آزمایش وشناسایی صورت می پذیرد. در فصل سوم روشهای مدلسازی فرآیندهای متنوع صنعتی از جمله سیستمهای مكانیكی، الكترم-مكانیكی، هیدرولیكی وحرارتی را با استفاده از اصول ومبانی دینامیك جامدات وسیالات، الكترونیك، ترمودینامیك وانتقال حرارت بیان گشته ومدلهای این سیستمها به فرم نهائی جهت طراحی كنترل كننده مناسب تعبیر می گردند. با مقایسه مدل این سیستمهای متنوع مشاهده می شود كه علیرغم اصول بكار گرفته شده مختلف، كلیه مدلها به فرم سیستمهای رسته یك یا دو با تأخیر قابل نمایش می باشند. این مشاهده طراح را به صورت منطقی به این جهت سوق می دهد كه از این مدلها به فرم مدل تیپ استفاده نموده وبا استفاده از آزمایش پارامترهای آن را برای هر فرآیند شناسائی نماید. روشهای شناسایی زمانی وفركانسی با استفاده از ایده كلی در فصل چهارم تشریح گردیده اند. این روشها عموما برای طراحی كنترل كننده های PID مناسب می باشند. علاوه بر آن با معرفی دو پارامتر بی بعد به صورت كمی سیستمها را دسته بندی نموده وسهولت طراحی وپیاده سازی كنترل كننده های مناسب را طبقه بندی می نمائیم. در انتهایاین فصل روشهای پارامتریك شناسائی سیستمها را كه در آنها از تكنیكهای مدرن ودیجیتال استفاده شده اند معرفی می گردند.

در فصل پنجم معرفی دقیقی از كنترل كننده های PID صورت می پذیرد. پس از ارائه اصول طراحی كنترل كننده های PID روشهای پیاده سازی این كنترل كننده در صنعت به صورت الكتریكی ، الكترونیكی، نیوماتیكی، ودیجیتالی معرفی می گردند. سپس به روشهای مختلف تنظیم این كنترل كننده بر اساس متدهای شناسائی ارائه شده در فصل چهارم پرداخته، وروشهای مختلف طراحی و تنظیم را با یكدیگر مقایسه می نمائیم. در انتهای این فصل نیز با معرفی مشكلات عملی پیاده سازی كنترل كننده های انتگرال گیر روشهای رفع آن ارائه گردیده و همچنین روشهای طراحی كنترل كننده PID برای سیستمهای با تأخیر معرفی خواهند شد.

در انتها از كلیه كسانی كه با تلاش خود در تهیه وتدوین این كتاب مرا یاری كرده اند تشكر نموده وامیدوارم این مجموعه در خدمت دانش پژوهان ومتخصصین صنعتی كشور قرار گیرد.

حمید رضا تقی راد





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

نیوماتیك

پیش از استفاده از سیگنالهای الكتریكی برای كنترل دستگاهها در صنعت ، از ابزارهای نیوماتیك استفاده می شد. به این ترتیب كه به هر field device تغذیه هوا با فشار استاندارد 100psi متصل می شد. و سیگنالهای ورودی سیستم كنترل و نیز فرمانهای كنترلر به صورت تغییرات فشار در خطوط هوای بین device و كنترلر منتقل می شد. موارد مورد نیاز در سیستم های نیوماتیك برای برقراری ارتباط شامل كمپرسورها، خطوط هوا ، رگولاتورها ، خشك كن ها و … می باشد . سیگنال فرستاده شده از device در كنترلر به كمك كنترلرهای تناسبی، PID ،PI  كه به كمك bellows, flapper nozzle ساخته می شوند ، فرمان لازم برای عمگر را تولید می كند.

در سیستم های كنترلی نیوماتیك ازreducer , amplifier، repeaterها و... استفاده فراوان می شود. امكان نشان دادن و نیز ضبط علائم مهم كنترلی در circular chart ها وجود دارد. این سیستم ها دارای عمر طولانی و قیمت پایین هستند.سرعت بالا وایمنی كاركرد این سیستمها در مناطق خطرناك از مزایای دیگر آنها می باشد . 
 
 
DCS
با معرفی میكروبروسسورها ، و میكروكامپیوترها به بازار ، كارهایی كه در یك پروسه بر عهده یك كامپیوتر بود بین میكروپروسسورها و میكروكامپیوترها تقسیم شد و باعث به وجود آمدن نسلی از روش كنترل به نام DCS شد . DCS  مخفف Distributed Controller System است ، هدف از آن انجام عملیات كنترلی به صورت غیرمتمركز است برخلاف ظاهر سیستم DCS كه كلیه كنترلرها به اتاق كنترل آورده شده اند و به نظر می رسد كه كنترل به صورت متمركز انجام می شود .این در حالی است كه در سیستم های نیوماتیك كنترلرها اكثرا به صورت محلی وجود دارد كه در سایت نصب شده اند : در DCS دیگر كنترلری در محل سایت نداریم ؛ آنچه اساسا در سیستم DCS رخ می دهد ؛ تقسیم عملیات كنترلی بین چندین كنترل كننده است كه در اتاق كنترل قرار گرفته اند ؛ به دلیل همین تقسیم است كه سیستم Distributed نام گذاری شده است. در این سیستم حلقه های ساده ای متشكل از Field و كنترلر وجود دارد كه این كنترلرها (میكروپروسسورها) در یك لایه بالاتر در سطح supervisor به هم متصل هستند .
 
برای DCS می توان چهارسطح كاری در نظر گرفت :
1- Field: در این سطح ما با سنسورها و عملكردها سرو كار داریم.
2- Marshal cabinet: ترمینالهایی كه wiring را مرتب می كنند در این ترمینالها ایزولاتور ؛ signal conditioner barriers و… موجود است.
3-  Process station: شامل كابینت هایی است كه داخلشان كارت I/Oو كنترلرها قرار دارد.
4-  Operator station : جایی كه اپراتور می نشیند plant را نظارت می نماید.
 
 در این جا I/O Bus به صورت سریال است.,  و كنترلرهای مختلف از طریق data highway به هم متصل هستند و گاها از پروتكل  RS485یا   RS232استفاده می كنند. معمولا پروتكل data Highway  را توسط یك interface تبدیل به پروتكل Ethernet می نمایند. مثلا از انواع این interface هامی توان به HDL اشاره كرد. ارتباطLAN از طریق كابل كواكسیال ; زوج سیم یا فیبرنوری صورت می گیرد. در سیستم DCS معمولا كنترلرها به صورت Full redundant هستند . به این صورت كه دو تا كنترلر در مدار وجود دارد یكی slave و دیگری  master ;   slaveدائما سالم بودن master را چك می كند چنانچه درست عمل نكند ، خود master , slave می شود. (hand shaking) كارت های I/O هم قابلیت redundancy دارند ولی آنچه در مورد كارتهای I/O باید دقت شود آن است كه كارت هایی كه redundant یكدیگر هستند در یك rack قرار نگیرند ؛ كه اگر احتمالا back planدچار مشكل شد بتوان از كارت redundant استفاده نماییم . به طور خلاصه می توان معماری یك سیستم DCS را به صورت زیر نمایش داد . در سیستم PID , DCS در كنترلرها انجام می شود . نكته بسیار مهم در مورد DCS قابلیت ذخیره سازی اطلاعات است. در سیستم های قدیمی چنانچه از اطلاعات بدست آمده استفاده نماییم ؛ اطلاعات ازبین می رود در حالیكه در سیستم DCS قابلت ذخیره سازی اطلاعا دارد. مشكل عمده در سیستم های DCS ،Vendor dependent بودن این سیستم است ؛ مثلا اگر كنترلر از یك شركت خریداری كنیم ؛ قطعات یدكی را هم باید از همان شركت بخریم . 
 
 
فیلدباس
 
مقدمه
 سیستمهای فیلدباس برای ایجاد ارتباط بهتر بین وسایل سطح field و واحد كنترل درصنعت بوجود آمدند. نگاهی به روش قدیمی تر انتقال اطلاعات ما را با ضرورت استفاده از باس آشنا می سازد. پس از كنترلرهای پنیوماتیكی و همزمان با استفاده از كنترلرهای الكتریكی مقدار استاندارد جریان 4 تا 20 میلی آمپر برای انتقال اطلاعات آنالوگ بصورت استاندارد پذیرفته شد. در این كنترل كننده ها برای هر كدام از وسایل سطح فیلدباید یك جفت سیم از اتاق كنترل كشیده می شد. و ارتباط از طریق این سیمها فقط در یك جهت انجام می شد. با پیشرفت تكنولوژی از شبكه های باس برای انتقال اطلاعات كنترل كننده های دیجیتالی جدید و ابزار دقیق هوشمند استفاده می شد. به این ترتیب نیاز به استفاده از مبدلهای D/A,A/D  از بین می رفت. در ضمن از آنجایی كه سیگنال دیجیتال بطوردائم برری خط نیست امكان اتصال چند وسیله به این خط انتقال دوطرفه ممكن می شد. به این ترتیب انتقال اطلاعات از طریق  باس با كاهش سیم كشی و وسایل جانبی همراه شده و جایگزین روش قدیمی 4-20 می شد. 

باس هایی كه در سیستمهای اتوماسیون صنعتی استفاده می شوند ویژگیهای دیگری را نیز باید به همراه داشته باشند :
-   داشتن یك پروتكل open برای اینكه كاربر بتواند از روی ابزار دقیق ساخته شده توسط سازندگان مختلف در شبكه خود استفاده كند. (به این صورت interoperability interchangeability,  وجود خواهد داشت)
-   امكان استفاده در محیط های خطرناك لازم می دارد كه محیط انتقال اطلاعات هم در برابر انفجار و ایمن باشند. مثلاً برای سیستمهای فیلدباس مدل FISCO یك راه برای بیان شرایط ایمن انتقال اطلاعات است در شبكه field  ذاتآ ایمن جریان و ولتاژ به وسیله Safety barrier P.S محدود می شود.
-   در پروسه های پیچیده (وبخصوص) خطرناك امكان قطع شبكه و تعویض device های شبكه بدون shut down كردن پروسه وجود ندارد. برای همین هم باید امكان plug & play  بودن برای این وسایل وجود داشته باشد.
-   شبكه در سیم: برای كاهش هزینه ها ، كوتاه كردن سیم كشی و كم كردن تعداد safety barrier ها بجای شبكه 4 سیم از شبكه 2 سیم استفاده می شود و توان لازم هم از طریق خط سیگنال منتقل می شود.
-   Baud rate انتقال داده باید به اندازه ای باشد كه تضمین كند سیكل زمانی شبكه از كمترین زمان لازم برای تغییرات اطلاعات كمتر است.
-       امكان استفاده از توپولوژیهای مختلف برای باس مثلاً line , tree و…
-   علاوه بر موارد بالا شبكه ها باید قابل انعطاف و در دسترس و نیز از نظر اقتصادی به صرفه باشند. به این منظور تعدادی ابزار دقیق هوشمند استفاده شده باید حداقل شود، شبكه انتقال اطلاعات باید سطوح مختلفی داشته باشد و امكان انتقال اطلاعات برای عملیات سریع و بلادرنگ باید وجود داشته باشد.

امروزه از چندین سیستم انتقال اطلاعات برای اتوماسیون صنعتی استفاده می شود كه هركدام مزایای خود را دارند:
-   (Highway Addressable Remote Transducer)HART (كه البته از روش قدیمی 4 تا 20 میلی آمپر و Deviceها هوشمند استفاده می كند) در پروتكل Hart، انتقال اطلاعات به دو صورت آنالوگ و دیجیتال صورت می گیرد.
-       Rackbus systems
-       Remote I/O systems
-   سیستمهای فیلدباس

 سیستمهای فیلدباس

سیستم فیلدباس یك سیستم تماماً دیجیتال برای انتقال اطلاعات در سطح فیلد است كه در آن تمام وسایل بصورت موازی به یكدیگر وصل می شوند. انتقال اطلاعات در آنها در سطوح مختلفی انجام می شود. سطح كنترل ، سطح اتوماسیون و سطح فیلد. اطلاعات منتقل شده بین Device ها و سیستم كنترل علاوه برمقادیراندازه گیری و محاسبه شده شامل پارامترهای لازم برای start up ، كالیبراسیون و عیب یابی آنها هم می شود.وعلاوه بر اینها امكان استفاده از این شبكه ها در سیستمهای كنترلی بلادرنگ نیز وجود دارد .
 
 هزینه سیستمهای فیلدباس با توجه به كاهش هزینه های كابل كشی، برنامه نویسی و نصب تا حدود 40 درصد كمتر از سیستمهای قدیمی تر 4 تا 20 میلی آمپر است. قابلیت انعطاف این سیستمها بالا و خطا در آنها كمتر است. كامپیوتر هاو PLC ها به راحتی می توانند در این شبكه ها قرار بگیرند و سیستمهای نظارتی بسیار پیشرفته در آنها استفاده می شود. همچنین به علت خاصیت interoperability تضمین شده در سیستمهای فیلدباس انتخاب Device ها كاملآ آزاد و مستقل از یك سازندة خاص است . در سیستمهای فیلدباس، كنترل به صورت توزیع شدة واقعی انجام می پذیرد. به این معنی كه عملیات كنترلی به صورت توابعی تعریف شده. بین Device های تشكیل دهندة یك حلقه كنترلی تقسیم می شوند .  و از كنترل متمركز موجود در سیستمهای  DCS تا حدود بی نیاز میَ گردد . این به این معنی است كه Device ها (ترانسیمترها و عملگرها) در فیلدباس هموشمند هستند. بنابراین می توان دریك شبكه فیلدباس،آنها را جزئی از شبكه دانست.در واقع دامنه دید در كنترل با فیلد باس تا لایه فیلد وسیع می گردد.
 
به عنوان آخرین و شاید مهمترین ویژگی سیستمهای فیلدباس ، متذكر می شویم كه دسترسی به اطلاعات ،چه از نوع مهندسی و چه از نوع مدیریتی در این شبكه ها بسیار آسان است.با توجه به هوشمند بودن وسایل و توانایی آنها  در تهیه و ارسال اطلاعات كاملی از شرایط و نحوه كاركردخود ، همه گونه اطلاعات مهندسی برای مرتفع كردن مسایل نگهداری ، تعمیرات ، ایمنی ،شرایط خاص و ... در دسترس لست.برای مثال در شبكه فیلدباس تعمیرات هنگامی انجام ممی شود كه نیاز به آن از سوی شبكه اعلام شده باشد، در حالی كه در سیستمهای  مرسوم كنونی تعمیرات به صورت دوره ای و از پیش تعیین شده صورت می گیرد كه هزینه های زیادی را  به سیستم تحمیل می كند. همچنین اطلاعات مدیریتی ، از قبیل مدیریت نگهداری ، كیفیت ، بازرگانی و ... با توجه به قابلیت موجود در سیستمهای فیلد باس به طور قابل توجهی افزایش یافته اســت . مقایسه زیر این موضوع را روشن تر می سازد:
 
امروزه بیش از 100 نوع سیستم فیلد باس مختلف ارائه شده است كه تعداد كمی از آنها همه نیازهای موجود در صنعت را به عنوان یك سیستم Field Network برآورده می سازند.از میان آنها دو سیستم فیلدباس مهم با یكدیگر رقابت می كنند.PROFIBUS كه در اروپا به وجود آمد و FOUNDATION Field bus كه در آسیا و آمریكا مورد استفاده قرار می گیرد . در بخش بعد به معرفی این دو سیستم می پردازیم.

 





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
جمعه 24 آبان 1392 :: نویسنده : mohammadreza

انواع سیستمهای اتوماسیون

 

 

  • Manual
  • Pneumatic
  • Electronic
  • Direct Digital Control
  • Digital Communication + Networking
  • Distribute Control System
  • Fieldbus Control System
  • Hybrid Control System

 برای سیستم های اتوماسیون می توان 2 لایه كلی در نظر گرفت

1-لایه تجهیزات Field Level

2-لایه میزبان Host Level

تفاوت اساسی سیستمهای اتوماسیون در نوع لایه تجهیزات می باشد

سیستمهای كه بر مبنای  FCS  كار می كنند به 3 دسته كلی تقسیم می شوند

1-HART

2-PROFIBUS

3-FOUNDATION Fieldbus

بیشتر توجه ما بر سیستم FOUNDATION Fieldbus می باشد

 

 


 

 





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
جمعه 24 آبان 1392 :: نویسنده : mohammadreza
اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه ها بجای متصدیان انسانی برای كنترل دستگاه ها و فرایندهای صنعتی گفته میشود. اتوماسیون یك گام فراتر از مكانیزه كردن است . مكانیزه كردن به معنی فراهم كردن متصدیان انسانی با ابزار و دستگاه هایی است كه ایشان را برای انجام بهتر كارشان یاری میرساند. نمایانترین و شناخته شده ترین بخش اتوماسیون صنعتی ربات های صنعتی هستند.
   امروزه كاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی به وفور به چشم می خورد . كنترل پروسه و سیستمهای اندازه گیری پیچیده ای كه در صنایعی همچون نفت ، گاز ، پتروشیمی ، صنایع شیمیایی ، صنایع غذایی ، صنایع خودرو سازی و غیره بكار می آید نیازمند ابزارالات بسیار دقیق و حساس می باشند . پیشرفتهای تكنیكی اخیر در كنترل فرایند و اندازه گیری پارامترهای مختلف صنعتی از قبیل فشار ، دما ، جریان و غیره باعث افزایش كیفیت محصولات و كاهش هزینه های تولید گردیده است .
   به طور كلی برخی از مزایای اتوماسیون صنعتی از این قبیل اند:
- تكرارپذیری فعالیتها و فرایندها
- افزایش كیفیت محصولات تولیدی
- افزایش سرعت تولید (كمیت تولید )
- كنترل كیفیت دقیقتر و سریعتر
- كاهش پسماندهای تولید (ضایعات)
برهمكنش بهتر با سیستمهای بازرگانی
- افزایش بهره وری واحدهای صنعتی
- بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و كاستن از فشارهای روحی و جسمی
   در حال حاضرارتقاء سطح كیفی محصولات تولیدی در صنایع مختلف و در كنار آن افزایش كمی تولید ، هدف اصلی هر واحد صنعتی می باشد و مدیران صنایع نیز به این مهم واقف بوده و تمام سعی خود را در جهت نیل به این هدف متمركز نموده اند .
   لازمه افزایش كیفیت و كمیت یك محصول ، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیك می باشد . ماشین آلاتی كه بیشتر مراحل كاری آنها به طور خودكار صورت گرفته و اتكای آن به عوامل انسانی كمتر باشد . چنین ماشین آلاتی جهت كاركرد صحیح خود نیاز به یك بخش فرمان خودكار دارند كه معمولا از یك سیستم كنترل قابل برنامه ریزی (به عنوان مثال PLC یامدار منطقی قابل برنامه ریزی) در این بخش استفاده میگردد . بخش كنترل قابل برنامه ریزی مطابق با الگوریتم كاری ماشین ، برنامه ریزی شده و میتواند متناسب با شرایط لحظه ای به عملگر های دستگاه فرمان داده و در نهایت ماشین را كنترل كند .
   همانطور كه گفته شد بخش كنترل در هر سیستم صنعتی بایستی متناسب با شرایط لحظه ای به عملگرها فرمان دهد بنابراین در یك ماشین یا بطوركلی در یك فرایند صنعتی بخش اول یك چرخه كنترلی ، برداشت اطلاعات از فرایند می باشد .
   جمع آوری اطلاعات در فرایندهای صنعتی با استفاده از سنسورها یا حسگرها صورت می گیرد . این حسگرها به منزله چشم و گوش یك سیستم كنترلی عمل می كنند . امروزه در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده از سنسورها امری متداول می باشد تا جاییكه عملكرد خودكار یك ماشین را می توان با تعداد سنسورهای موجود در آن درجه بندی كرد . وجود سنسورها ی مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه ای مهم می باشد كه بدون سنسور هیچ فرایند خودكاری شكل نمی گیرد بنابراین سنسورها یكی از اجزای لاینفك سیستمهای اتوماسیون صنعتی می باشند .
   در گذشته نه چندان دور بسیاری از تابلوهای فرمان ماشین آلات صنعتی ، برای كنترل پروسه های تولید از رله های الكترومكانیكی یا سیستمهای پنوماتیكی استفاده می كردند و اغلب با تركیب رله های متعدد و اتصال آنها به یكدیگر منطق كنترل ایجاد می گردید . در بیشتر ماشین آلات صنعتی ، سیستمهای تاخیری و شمارنده ها نیز استفده می گردید و با اضافه شدن تعدادی Timer و شمارنده به تابلوهای كنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش می یافت .
   اشكال فوق با در نظر گرفتن استهلاك و هزینه بالای خود و همچنین عدم امكان تغییر در عملكرد سیستم ، باعث گردید تا از دهه 80 میلادی به بعد اكثر تابلوهای فرمان با سیستمهای كنترلی قابل برنامه ریزی جدید یعنی PLC جایگزین گردند .در حال حاضر PLC یكی از اجزای اصلی و مهم در پروژه های اتوماسیون می باشد كه توسط كمپانیهای متعدد و در تنوع زیاد تولید و عرضه میگردد . به طور خلاصه سیستمهای نوین اتوماسیون و ابزار دقیق مبتنی بر PLC در مقایسه با كنترل كننده های رله ای و كنتاكتوری قدیمی دارای امتیازات زیر است :
- هزینه نصب و راه اندازی آنها پایین می باشد.
- برای نصب و راه اندازی آنها زمان كمتری لازم است .
- اندازه فیزیكی كمی دارند.
- تعمیر و نگه داری آنها بسیار ساده می باشد.
- به سادگی قابلیت گسترش دارند .
- قابلیت انجام عملیات پیچیده را دارند.
- ضریب اطمینان بالایی در اجرای فرایندهای كنترلی دارند .
- ساختار مدولار دارند كه تعویض بخشهای مختلف آن را ساده میكند.
- اتصالات ورودی - خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.
- زبان برنامه نویسی آنها ساده و سطح بالاست.
- در مقابل نویز و اختلالات محیطی حفاظت شده اند.
- تغییر برنامه در هنگام كار آسان است.
- امكان ایجاد شبكه بین چندین PLC به سادگی میسر است .
- امكان كنترل از راه دور (به عنوان مثال از طریق خط تلفن یا سایر شبكه های ارتباطی) قابل حصول است .
- امكان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل چاپگر ، باركد خوان و ... به PLC ها وجود دارد .
 
مونیتورینگ
   یكی دیگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی ، مانیتورینگ می باشد . امروزه مانیتورینگ یكی از نیازهای اساسی بسیاری از صنایع به خصوص صنایع بزرگ می باشد. بسیاری از صنایع بزرگ مانند صنایع پتروشیمی ، صنایع تولید انرژی ، صنایع شیمیایی و ... بدون استفاده از سیستم مونیتورینگ مناسب قادر به ادامه كار خود نیستند . مونیتورینگ عبارت است از جمع آوری اطلاعات مورد نظر از بخشهای مختلف یك واحد صنعتی و نمایش آنها با فرمت مورد نظر برای رسیدن به اهداف ذیل :
- نمایش وضعیت لحظه ای هر یك از ماشین آلات و دستگاهها
- نمایش و ثبت پارمترهای مهم و حیاتی یك سیستم
- نمایش و ثبت آلارمهای مختلف در زمانهای بروز خطا در سیستم
- نمایش محل خرابی و زمان وقوع ایراد در هر یك از اجزای سیستم
- نمایش پروسه های تولید با استفاده از ابزارهای گرافیكی مناسب
- تغییر و اصلاح Set Point ها حین اجرای پروسه تولید
- امكان تغییر برخی از فرایندهای كنترلی از طریق برنامه مونیتورینگ
- ثبت اطلاعات و پارمترهای مورد نظر مدیران از قبیل زمانهای كاركرد، میزان تولید ، میزان مواد  اولیه مصرفی ، میزان انرژی مصرفی و ...
  




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
جمعه 24 آبان 1392 :: نویسنده : mohammadreza

مقدمه

اصطلاح اتو ماسیون صنعتی به طور عام مربوط به علوم و تكنولوژی كنترل پروسه است و شامل كنترل فرایند های متفاوتی در صنعت است. این بحث امروزه در مجامع صنعتی بصورت خیلی عادی رایج است و در بسیاری از اماكن صنعتی به مرحله اجرا در آمده است. توسعه در كنترل و صنعتی سازی امكان پیشرفت بیشتر و گسترده تر پروسه های پیچیده و دخالت دادن تكنولوژیهای جدید و استفاده از مزایای اقتصادی آنها را فراهم ساخته است . و لازم است به این نكته مهم متذكر شویم كه اقتصادی كردن سیستمها زیر ساخت پیشرفتهای آن بوده و هست وهمین پیشرفت ها منجر به این شد كه اقبال عمومی نظر به سیستمهای تمام توماتیك داشته باشد.

یكی از قایلیتهای مهم خودكار سازی وجود تجهیزات قابل انعطاف یا به عبارتی انعطاف پذیری است كه به اختصار می توان به شكل زیر تعریف كرد:

سازگاری آرام و پیوسته در تغییر یك كارخانه با رعایت استفاده بهینه از امكانات موجود و گام برداشتن به سوی پیشرفت با رعایت انطباق با سیستمهای قدیمی و بالا بردن قابلیتها و كیفیت تولید و بهینه سازی در مواد اولیه مصرفی و انرژی.

این خواسته سیستمها را به سوی طراحی و ساخت مجتمعهای تمام كامپیوتری CIM هدایت كرد. این مقوله روی نمایش پروسه ها در زمان كنترل تولید و قابلیت تقسیم كار بین قسمتها و طراحی فراورده ها با مواد اولیه و انرژی مصرفی و زمان كم و كیفیت بالا تمركز دارد.در بحث توسعه تكنولوژی و اتوماسیون مدرن عوامل متفاوتی دخالت داشته اند كه از جمله آنها عبارتند از:


پیشرفت میكرو پروسسور ها، حافظه ها و توسعه تكنولوژی VLSI مربوط به سنسورها و تكنولوژی فیبر نوری

عملی شدن كنترلر های قابل برنامه ریزی(PLC)

استاندارد كردن سخت افزارهای ماژولار و نرم افزار های كنترل پروسه

پیشرفت در تكنولوژی كامپیوتر

ضرورت ایجاد قابلیتهای نمایش فرایندها به صورت on-line و به شكلی جذاب برای ارتباط كاربر به صورت استاندارد

استاندارد شدن ارتباط و خطوط مخابره داده در كامپیوترها

سازگار بودن با روشهای متفاوت سیستم . كنترل جدید مانند تخمین پارامتر ، كارهای وفقی بهینه و خود تنظیمی

توسعه روشهای هوشمند علمی و عملی





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

 فصل سوم -  كنترل كننده های برنامه پذیرProgrammable Logic Controller) PLC)



1-3 مقدمه

PLCاز عبارت Programmable Logic Controller به معنای كنترل كننده قابل برنامه ریزی گرفته شده است.PLC كنترل كننده ای است نرم افزاری كه در قسمت ورودی، اطلاعات را بصورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ای كه در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمانهایی به گیرنده ها و اجرا كننده های فرمان ، ارسال می كند. وظیفه PLCقبلا بر عهده مدارهای فرمان رله ای بود كه استفاده ازآنها در محیط های صنعتی جدید منسوخ گردیده است.اولین اشكالی كه در این مدارها ظاهر می شودآن است كه با افزایش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان بسیار بزرگ شده، همچنین موجب افزایش قیمت آن می گردد . برای رفع این اشكال مدارهای فرمان الكترونیكی ساخته شد ، ولی با وجود این هنگامی كه تغییری در روند یا عملكرد ماشین صورت می گیرد لازم است تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم كنترل داده شود . با استفاده از PLC تغییر در روند یا عملكرد ماشین به آسانی صورت می پذیرد، زیرا دیگر لازم نیست سیم كشی ها و سخت افزار سیستم كنترل تغییر كند و تنها كافی است چند سطر برنامه نوشت و به PLCارسال كرد تا كنترل مورد نظر تحقق یابد. PLC ها سخت افزاری شبیه كامپیوتر دارند، البته با ویژگیهای خاصی كه مناسب كنترل صنعتی است: • در مقابل نویز حفاظت شده اند • ساختار مدولار دارند كه تعویض بخشهای مختلف آنرا ساده می سازد • اتصالات ورودی- خروجی وسطوح سیگنال استاندارد دارند • زبان برنامه نویسی آنها ساده و سطح بالاست • تغییر برنامه در هنگام كارآسان است.

2-3 مقایسه سیستمهای كنترلی مختلف

به طور كلی چهار سیستم كنترلی وجود دارد: 1.سیستمهای رله ای از قدیمی ترین سیستم كنترلی هستند. در این سیستمها كلیه عملیات كنترلی با استفاده از رله ها انجام می پذیرد. 2.سیستمهای كنترلی مبنی بر مدارهای منطقی. در این سیستم ها از دروازه های منطقی و تراشه های كوچك برای پیاده سازی عملیات منطقی استفاده می شود. 3.كنترل با كامپیو تر شخصی 4.كنترل مبنی بر PLC. در جدول زیر انواع سیستمهای كنترل كننده از جنبه های مختلف مقایه شده اند   برخی از معایب یا توجهات خاص در بكارگیری سیستمهای PLC 1.كاربردهایی با برنامه ثابت: شاید استفاده از PLC كه قابلیت های برنامه ریزی زیادی دارد،در صورت نیاز نداشتن به آنهامقرون بصرفه نباشد مانند كنترل كننده های غلتكی/دنبالگر.برخی از سازندگان تجهیزات برای كاهش هزینه ها، هنوز از سیستمهای غلتكی مكانیكی استفاده می كنند.تغییر كارها غلتك ها بندرت تغییر می كند بنابراین قابلیت تغییر برنامه ریزی PLCها در اینجا جندان اهمیت ندارد 2.ملاحظات محل كار: برخی پارامترهای محیط مانند: دمای بالا،ارتعاشات، تداخلات الكترو مغناطیسی ، عواملی هستند كه كاربرد PLCها را محدود می كنند. 3.عملكرد ایمن در برابر اشتباه : در سیستمهای رله ای فشردن كلید توقف، برق مدار را قطع می كند و همینطور قطع منبع برق، باعث خاموش شدن سیستم می شود. بعلاوه سیستهای رله ای هنگام وصل مجدد برق بطور خودكار روشن نمی شوند. البته این موضوع از طریق برنامه نویسی در مورد PLC نیز قابل اعمال است. اما در بعضی از برنامه های PLCممكن است برای متوقف ساختن یك وسیله نیاز به اعمال ولتاژ ورودی باشد ، این گونه سیستمهادر مقابل اشتباه ایمن نیستندالبته این نقص با افزودن رله های حفاظتی به سیستم PLC رفع می شود. 4.عملكرد مدار ثابت: اگر سیستم مورد نظر هرگز نیاز به تغییر نداشته باشد ، یك سیستم كنترل ثابت (مانند غلتك مكانیكی) هزینه كمتری نسبت به PLCخواهد داشت. PLC ها در جاییكه بطور دوره ایی در عملیات تغییر ایجاد می شود، از كارایی بیشتری بر خوردارند. برخی ازشركت های سازنده PLC: Siemens, AEG, Smar, ABB, Allen Bradly, Bosch, General Electric, Mitsubishi…

3-3 سخت افزار PLC

قسمتهای تشكیل دهنده یك سیستم PLCبه صورت زیر تقسیم می شود(شكل1-3) • واحد منبع تغذیه PS(Power Supply) • واحد پردازش مركزی CPU • حافظه • ماژولهای ورودی • ماژولهای خروجی • ماژولهای تغییر شكل سیگنال • ماژول ارتباط پروسسوری (Communication Processor(CP)) • ماژول رابط (Interface Module(IM)) • بدنه و قفسه ها (Racks and Chassis)


شكل 1-3:قسمتهای یك PLC ماژول منبع تغذیه(PS):منبع تغذیه ولتاژهای مورد نیاز PLC را تامین می كند. این منبع معمولا از ولتاژهای 24Vdc و 110Vacیا 220Vac،ولتاژ 5Vdc را ایجاد می كند. ماكزیمم جریان قابل دسترسی منطبق با تعداد ماژولها ی خروجی مصرفی است. جهت دستیابی به راندمان بالا معمولا از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می شود. برای تغذیه رله ها و محركها (Actuator) معمولا از ولتاژ 24Vdc بصورت مستقیم و بدون هیچ كارت ارتباطی استفاده می شود. واحد پردازش مركزی یا CPU:وظیفه این واحد، دریافت اطلاعات از ورودیها، پردازش این اطلاعات مطابق دستورات برنامه و صدور فرمانهایی است كه به صورت فعال یا غیر فعال كردن خروجی ها ظاهر می شود. حافظه:در حالت كلی در PLC ها دو نوع حافظه وجود دارد: • حافظه موقت یا RAM: كه محل نگهداری فلگ ها، تایمر ها، شمارنده ها و برنامه های كاربردی كاربر است. • حافظه دائم (EEPROM , EPROM): كه جهت نگهداری و ذخیره همیشگی برنامه كاربر استفاده می شود. در مواردی از RAM های CMOSكه باتری پشتیبان دارند استفاده می شود،بدین ترتیب در صورت قطع برق اطلاعات انها حفظ می گردد. ماژولهای ورودی:ورودی هایی كه در سیستم های PLC مورد استفاده قرار می گیرند در حالت كلی به صورت زیر می باشند: الف) ورودیهای دیجیتال(Digital Input) ب) ورودی های آنالوگ(Analog Input) الف) ورودیهای دیجیتال:این ورودیها معمولا بصورت سیگنالهای 0یا 24ولتdc می باشند . گاهی برای پردازش به تغییر سطح ولتاژ نیاز دارند. معمولا برای انجام این عمل ماژولهایی خاص در PLC در نظر گرفته می شود. جهت حفاظت مدارهای داخلی PLC از خطرات ناشی از اشكالات بوجود آمده در مدار یا برای جلوگیری از ورود نویزهای موجود در محیط های صنعتی،ارتباط ورودیها با مدارت داخلی PLC توسط كوپل كننده های نوری انجام می گیرد. بدلیل ایزوله شدن ورودی ها از بقیه اجزای مدار داخلی PLC ، هرگونه اتصال كوتاه و یا اضافه ولتاژ نمی تواندآسیبی به واحدهای داخلی PLC وارد آ ورد. ب)ورودی های آنالوگ:این گونه ورودیها در حالت استاندارد 4-20 mA و یا 0-20mA بوده ،مستقیما به ماژول آنا لوگ متصل می شوند. ماژولهای ورودی آنالوگ، سیگنالهای دریافتی پیوسته رابه مقادیر دیجیتال تبدیل نموده و سپس مقادیر دیجیتال حاصل توسطCPU پردازش می شود. ماژولهای خروجی: خروجی های استفاده شده در PLCها به دو صورت زیرمی باشند: الف)خروجیهای دیجیتال:این فرمانهای خروجی به صورت سیگنالهای 0 تا 24 ولت DCبوده كه در خروجی ظاهر می شوند. بنابراین هر خروجی از لحاظ منطقی می تواند مقادیر “0” یا “1” را داشته باشد. این سیگنالها به تقویت كننده های قدرت یا مبدل های الكتریكی ارسال می شوند تا مثلا ماشین را به حركت در آ ورند یا آنرا از حركت باز دارند. ب) خروجیهای آنالوگ: سطوح ولتاژ و جریان استاندارد خروجی می تواند یكی از مقادیر ،4-20mA ، 0- 20mA باشد. معمولا ماژولهای خروجی آنالوگ، مقادیر دیجیتال پردازش شده توسط CPU را به سیگنالهای آنالوگ مورد نیاز جهت پروسه تحت كنترل تبدیل می نمایند. این خروجی ها بوسیله واحدی به نام Isolator از سایر قسمتهای داخلی PLC ایزوله می شوند. بدین ترتیب مدارت حساس داخلی PLC از خطرات ناشی از امكان بروز اتصالات نا خواسته خارجی محافظت می گردند. ماژول تغییرشكل سیگنال: در مواقعی كه سیگنالهای موجود درمحدوده استانداردنباشند،لازم است از یك ماژول تغییر شكل دهنده استفاده شودتا محدوده سیگنالها را تغییر داده و به محدوده استاندارد تبدیل كند. ماژول ارتباط پروسسوری (CP): این ماژول ارتباط بین CPU مركزی را با CPU های جانبی بر قرار می سازد. ماژول رابط (IM): در صورت نیاز به اضافه نمودن واحد های دیگرورودی و خروجی به PLC یا جهت اتصال پانل اپراتوری و پروگرامر،به PLCاز این ماژول ارتباطی استفاده می شود. در صورتی كه چندین PLC بصورت شبكه به یكدیگر متصل شوند. از واحد IM جهت ارتباط آنها استفاده می شود. ورودی/خروجی دور دست و ارتباط با آنها: هنگامیكه تعداد زیادی ورودی /خروجی در فاصله ای دوروجود دارد،اتصال مستقیم آنها به PLC نیاز به اتصالات زیادی دارد كه مقرون به صرفه نیست،دراین مواقع یك واحدI/O در مكان لازم نصب می شودوبایك زوج سیم به PLC متصل می گردد. واحد I/O اطلاعات مربوط به ورودی/خروجی ها را از طریق اتصال سریال به PLC ارسال و دریافت می كند. باتوجه به اینكه واحد I/O تا PLCممكن است به چند هزار متر برسد،صرفه جویی زیادی در هزینه ها می شود. در سیستمهای بزرگ ممكن است چندین PLC وجودداشته باشد كه همگی تحت نظارت یك PLC اصلی عمل می كنند.معمولا برنامه كنترلی در PLC اصلی اجرا می شود و PLCهای دیگر فقط وظیفه ارتباط با واحد های I/Oرا به عهده دارند.

4-3 انواع محیطهای برنامه نویسی و امكانات نرم افزاری در PLC

امروزه استاندارد های خاص بیت المللی مثل IEC 1131 برای برنامه نویسی و كار با PLC ها وجود دارد كه اغلب شركت های سازنده و طراح PLC كه معمولا نرم افزارهای مخصوص PLC های خودشان را تولید می كنند. از این روشهای استاندارد شده پیروی می كنند و فقط تفاوتهای جزیی در نرم افزارهای آنها به چشم می خورد كه اكثر آنها هم در اثر تفاوتهای سخت افزاری سیستم های طراحی شده بوجود می آیند.اما در این بخش زبانها و محیطهای مختلف برنامه نویسی به طور مختصر و خلاصه به طور عمومی و كلی مورد بررسی قرار می گیرد تا در برخورد های احتمالی با این محیطها دچارسردرگمی نشوید. بطور كلی می توان زبانها برنامه نویس PLCرا به پنج دسته تقسیم كرد: • زبان SFC یا Sequential Function Chart Language • زبان FBD یا Function Block Diagram Language • زبان LD یا Ladder Diagram Language • زبان ST یا Structured Text Language • زبان IL یا Instruction List Language پنج زبان فوق زبان های استاندارد و شناخته شده PLC ها هستند و كمپانی های سازنده سخت افزار و نرم افزار PLCها با وجود اختلاف های جزیی كه ممكن است در نام یا ظاهر نرم افزار هایشان با نمونه های اصلی و جود داشته باشد، همگی بر اساس همین روشهای استاندارد شده حركت می كنند. زبان SFC: در این محیط نیز مانند دیگر محیط های برنامه نویسی،ابزار هایی وجود دارند كه در ابتدا باید با آنها آشنا شد، مهمترین ابزارهای موجود Transition,Initialstep,Step است. هر Step معرف مرحله ای از روتین كنترلی است كه در آن اتفاقاتی، براساس تعاریف نویسنده برنامه، به وقوع خواهد پیوست، هر step بایك مربع نشان داده می شود وشماره ای كه معرف مرحله ای خاص از برنامه است داخل آن نوشته می شود.

تعریف عملیات آن مرحله نیز در درون یك مستطیل نوشته می شود كه به مربع اصلی متصل شده و هر دوی اینها معرف یك مرحله از برنامه هستند. در هر زمان و هر سیكل اسكن برنامه،step مربوط به آن فعال خواهد شد، برای نشان دادن step های فعال و غیر فعال از یك دایره كوچك استفاده می شود كه درون مربع اصلی
شكل2-4:نمایش step فعال و غیر فعال Step قرار می گیرد و در زمان اجرای برنامه مشخص می كند كه كدام step فعال و كدام غیر فعال است.

بدیهی است كه دستورات مربوط به step فعال در همان لحظه در حال اجرا شدن است و step غیر فعال، كاری انجام نمی دهد.برای نشان دادن وضعیت ابتدایی و در شروع برنامه SFC می بایست از یك Initial step استفاده كنیم كه نشان دهنده شروع و مرحله آغاز برنامه است ، نماد گرافیكی step Initial یك مربع دو خطی است. بدیهی است كه هر برنامه SFC باید فقط دارای یك Initial step باشد كه با شروع اجرای،به شكل فعال در خواهد آمد. شكل3-4: Initial step در شروع برنامه مورد بعدی كه باید در مورد آن صحبت شود Transition است كه بصورت یك خط افقی مسیر ارتباطی بین دو step را قطع می كند. شماره مربوط آن در گوشه پایین و سمت راست آن نوشته می شودو توضیحات لازم را در قسمت راست می نویسندمانند شكل 4-4 . لازم بذكر است كه قسمت توضیحات یك بخش آزاد و مجزا است و به هیچ عنوان قسمتی از برنامه محسوب نمی شود و تنها جنبه توضیح برای درك بهتر را دارد.
شكل4-4:Transition Transition ها در هر مرحله از برنامه شروط موجود در قسمتهای قبلی خود را می بینند و بر آورده شدن و عدم برآورده شدن آن شروط بررسی را می كنند و بدیهی است كه اگر شروط هر مرحله برآورده شده باشد.Transition ها مربوطه اجازه عبور از آن مرحله را صادر می كند و بالعكس. نكته مهم دیگر خطوط جهت دار برای اتصال stepها و Transition ها و همچنین پرسشهای جهت دار است. به شكل 5-4 توجه كنید. خطوط جهت دار در بین stepهاو Transitionها دارای فلش نشان دهنده جهت نیستند. اما برای بر قراری ارتباط سراسری از خارج حلقه شكل اتصال فرق می كند. برای نشان دادن پرش ازیك Transition به یك step داخل برنامه از یك علامت فلش بهمراه شماره stepمقصد استفاده می شود. باید توجه داشت كه این روش فقط برای پرش ازیك Transition به یك step است نه برعكس.
شكل5-4:پرش از یكtransition به یك step پیش از پرداختن به حالتهای و اشكال مختلف SFC می بایست به دو قانون مهم توجه كرد. این قوانین بسیار مهم هستند و همواره باید در هنگام برنامه نویسی به آنها توجه كرد: 1.هرگز و در هیچ قسمتی از برنامه دو step بدون وجود Transition، پشت سر هم قرار نمی گیرند. 2. هرگز و در هیچ قسمت از برنامه دو Transition بدون وجود step پشت سر هم قرار نمی گیرند. شكل 6-4: انواع اتصالات بین step و transition


شكل 7-4:نمایش چگونگی پرسش ازیكtransition به یك step این دو شكل از نظر عملكرد كاملا یكسان هستند حالتهای مختلف برای اتصال step و Transition انشعاب تكی و دوتایی: یك stepمی تواند بعداز Transition مربوطه به چند step دیگر متصل شود. اگر اتصال آنها از نوع تكی و ساده باشد، كه بایك خط نشان داده می شود. بعد از ورود به انشعاب تنها آن step كه باید فعال شود، فعال شده و برنامه ادامه پیدا می كند اما اگر اتصال از نوع دوتایی باشد (كه با خطوط دوتایی نشان داده می شود) پس از ورود به انشعاب ، تمام step ها به شكل موازی فعال خواهند شد.(شكل8-4 ،الف وب) ماكرو step: ماكرو step یك نماد گرافیكی است كه در بدنه برنامه SFC به كار می رود و معرف یك برنامه SFC دیگر است كه در انجا فراخوانی می شود. توجه كنید كه ProcessX یك برنامه SFC دیگراست كه در قسمتی دیگر طراحی و تعریف شده ، داخل هر كدام از STEPها باید برنامه مورد نظر را با استفاده از روشهای مناسب برنامه نویسی در SFC نوشت و پس از آن آزمایش ، آن را اجرا كرد.
شكل8-4 الف:انشعاب تكی یاSingle Divergence وSingle Convergence
زبان FBD: ابزار های موجود در محیط برنامه سازی FBD، كمی با زبانهای دیگر متفاوت است و می بایست برخورد متفاوتی با آنها داشت.در این محیط بسیاری از ابزار های واقعی به صورت بلاك های مختلف در اختیار هستند و فقط كافی است آنها را به شكل مورد نظر كنار هم و در غالب یك پروژه ، قرار داد و از سمت مناسب ، ورودی و خروجیهایشان را بهم متصل كرده و آزمایش كنیم در اینجا به چند بلوك نرم افزاری مهم كه كاربرد وسیع تری نسبت به بقیه دارند اشاره می شود. اما پیش از آن ذكر چند نكته در مورد كار با این بلك ها ضروری به نظر می رسد: شكل بلاك ها: كلیه بلاكها در FBD معرف یك عملیات خاص بین ورودی و خروجی هایشان هستند به شكل زیر توجه شود.
شكل 9-4 : شكل كلی بلاك ها در FBD متغیر های ورودی در برنامه. به پایه های ورودی بلاك و متغیر های خروجی به پایه های خروجی بلاك متصل می شوند و بدین ترتیب می توان با استفاده از بلاكهای استاندارد منطقی و امكانات دیگری كه FBD در اختیار می گذارد روتین كنترلی مورد نظر را پیاده سازی كرد. بلا كهایی كه FBD بعنوان ابزار در دسترس قرار می دهد، متنوع هستند و از آن جمله می توان به : فلیپ فلاپهای SR،RS،F-Trig،R-Trig شمارنده های CTU،CTD،-CTUDتایمرهای TON،TOF،TPـسیگنال ژنراتور یاSIG GENـ انواع عملگرهای منطقی مثل,OR,XOR,ADD،SUB و بسیاری عملگرها و توابع دیگر اشاره كرد. به شكل زیر توجه شود:
شكل 10-4: پرش در FBD لازم بذكر است كه در محیط برنامه نویسی می توان بسته به نیاز خود توابع جدیدی را تعریف و پیاده سازی كرد كه در كتابخانه نرم افزاری نگهداری خواهد شد و می توان در جای مناسب از آن استفاده كرد.  زبان LD: این زبان بسیار شبیه به دیاگرام نردبانی قدیمی است و تغییرات آن نسبت به مدلهای قدیمی تر ، بسیار جزئی است و اگر به دیاگرام نردبانی علائمی مثل ورودی، كنتاكت و كویل آشنا باشید براحتی می توانید با این زبان كار كنید،شكل 11-4 خلاصه ایی از علایم مورد استفاده در LD است.
شكل 11-4 :برخی از علایم مورد استفاده در LD هر كنتاكت در این روش به یك ورودی و هر كویل به یك متغییر خروجی نسبت داده می شود.نحوه ارتباط بین ورودی ها و خروجی ها ، دقیقا شبیه به دیاگرام نردبانی رله ای است ، اما حالتهای استاندارتری هم برای این ارتباطات وجود دارد كه در شكل زیرچند مورد از آنها را بررسی می كنیم: شكل12-4: چند مدل استاندارد در LD زبان ST: این زبان شبیه زبانهای متداول برنامه نویسی مثل پاسكال است و از دستورات حلقه ، شرط و امكانات دیگرزبانهای سطح پایین كمك می گیرد.برای افرادی كه بانوع محیط ها ی برنامه نویسی متداول كار كرده اند استفاده از این زبان راحت تر و مناسب تر است.بعضی از دستورالعمل های این محیط عبارتنداز: IF, THEN, ELSE, CASE, FOR, WHILE, REPEAT, RETURN  زبان IL: این زبان نیز بی شباهت به زبان اسمبلی نبوده و آشنا بودن به اسمبلی در هنگام كار با این محیط ، تا حدودی كمك خواهدكرد.بعضی از دستورالعمل های این محیط عبارتند از: LD, ST, CAL, JMP, RET.ADD, SUB, MUL همانطور كه در ابتدا ی این بخش ذكرشد هدف از عنوان كردن این مطالب به هیچ وجه آموزش برنامه نویسی برای PLC ها نیست بلكه سعی شده تا در هنگام برخورد احتمالی با برنامه های PLC دستیابی به هدف كلی ممكن و میسر باشد.



ادامه مطلب


نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
جمعه 24 آبان 1392 :: نویسنده : mohammadreza

فصل دوم - انتقال اطلاعات در صنعت

1-2 مقدمه:

در سالهای اخیر مسئله بر قراری ارتباط در پروسه های صنعتی رشد چشمگیری داشته است. پیش از این ارتباط درصنعت و پرو سه های كنترل صنعتی به فرستادن سیگنال از جانب یك مركز كنترل به مركز فرماندهی خلاصه می شد، اما امروزه تمام كنترل كننده های كوچك و بزرگ (PLCs) در هر نقطه ای از فیلد كه باشند باید با یكدیگر و در نهایت بامركزكنترل مربوط به خود ارتباط بر قرار كنند و همین امر باعث پیچیده شدن هرچه بیشتر سیستمهای ارتباطی خواهد شد.

PLCها امروزه طوری طراحی و سا خته می شوند كه بجز وظیفه اصلی و مهم خود كه همان اجرای فرامین كنترلی تعریف شده و كنترل اتو ماتیك یك پروسه صنعتی است، بتوانند موارد مهم دیگری از قبیل برقراری ارتباط با مركز كنترل و دیگر كنترل كننده های داخل فیلد را نیز بر عهده بگیرند. بنابراین در ساختار داخلی آنها پیش بینی های لازم جهت استفاده از ابزار ها و لوازم خاص ارتباطی صورت گر فته است.

به عنوان مثال می توانیم یك سیستم PLC كه در محل خط تولید قرار دارد و توسط ترمینال مخصوص شبكه محلیLAN(Local area network) به ماشینهای مركز كنترل كه در محل اتاق كنترل كار خانه قرار دارند،متصل كنیم و از همانجا ، PLCرا كنترل كنیم.

مثلا می توانیم بهPLC فرمان دهیم تا رو تین كنترلی مربوط به تولید قطعه ای خاص را اجرا كرده ، فرامین آنرا صادر كندو همچنین بر روند كل پروسه نظارت كامل داشته باشد.

سپس نفر بعدی كه در شیفت بعدی فعالیت می كند ، می تواند یك گزارش كامل از چگونگی كنترل پروسه توسطPLCمورد نظر را تهیه كرده و از روی آن تعداد قطعات سالم و خراب و حتی زمانهای از دست رفته و تلف شده در حین تولید را محاسبه كند.

مركز تعمیرات كارخانه نیز می تواند با استفاده از روشهای ارتباطی و مخابراتی ، از بروز اشكال در هریك از ماشینهای كار خانه اطلاع حاصل كرده و پرسنل تعمیر كاری را جهت رفع اشكال اعزام دارد، مركز تعمیرات حتی می تواند با اطلاع داشتن از وضعیت كلیه ماشینهای خراب، اولویت تعمیر را به هر كدام از آنها واگذار كند.

برای درك بهتر مطلب شكل1-1 را كه بلوك دیاگرام معماری شبكه ارتباطی را در بخشی از كارخانه نشان می دهد ، ببینید.


شكل 1-1:شبكه محلی PLCsو شبكه گسترده ETHENET بین كار خانه ها

همانطور كه در شكل مشخص شده هر ماشین یك PLCدارد كه آنها توسط شبكه محلی LANبهم مر تبط هستند و همگی روی لینك ارتباطی شبكه گسترده Ethernetبه هم مر تبط می شوند.

در نگاه اول ممكن است اینطور به نظر برسد كه PLCها و كنترل كننده های محلی تمامی اطلاعات در یافت كرده و جمع آوری كرده را مستقیما به كامپیوتر های اصلی در مركز كنترل كارخانه ارسال می كنند، اما در عمل چنین چیزی غیر ممكن است ، زیرا با ارسال چنین حجم بزرگی از اطلاعات ، كه در صد بسیار زیادی از آنها نیز برای مركز كنترل بی ارزش محسوب می شوند،كامپیوتر های مركز كنترل دچار مشكل شده و خیلی زود از كار خواهند افتاد.امروزه PLCها و كنترل كننده های محلی، خود به تنهایی قادر به آنالیز اطلاعات جمع آوری شده می باشند ، بنابراین پس از بررسی و آنالیز اطلاعات می توانند موارد سودمند و قابل استفاده برای سیستم كنترل را به مركز كنترل ارسال كرده تا از آنها استفاده شود و در ضمن نسخه پشتیبان نیز از این اطلاعات تهیه خواهد شد.

شبكه های محلی در محیط های صنعتی امروزه امكان استفاده های مختلفی را برای بخش ها و قسمت های مختلف كارخانه فراهم آورده اند،به عنوان مثال سیستم شبكه محلی كامپیوتر ها بین بخش های مختلف كارخانه كه شامل امكانات پست الكترونیكی و انتقال اطلاعات بین كارمندان است،می تواند در كنار شبكه های صنعتی PLC،روی لینك شبكه محلی LANقرار گیرد و یك سیستم ارتباطی جامع را پدید آورد.

2-2 معماری شبكه:

در سالهای اخیر تولید كنندگان تجهیزات الكترونیكی و خصوصا سازندگان كنترلر ها و PLCها متو جه ساخت سیستمهای ارتباطی شده اندو اغلب آنها را ههایی را برای ارتباط بین سیستم های كنترل ساخت خو دشان پیشنهاد می كنند.

اما با گذشت زمان و پیشرفت روز افزون صنایع و رشد چشمگیر آنها استفاده از یك نوع كنترلر و PLC در تمام سطوح كارخانه ای بزرگ امری غیر ممكن می نماید و بنابراین باید چاره ایی اندیشیدتا كنترلرها وPLCهای مختلف از مارك ها و مدل های مختلف كه هر كدام به كنترل سیستمی خاص می پردازند(مثل كنترلر دستگاههای CNCیا روباتهای مونتاژگر) بتوانند با یگدیگر ارتباط بر قرار كنند

بنابراین مدلی جامع متشكل از هفت لایه مجزا،به نام مدل ISO برای تعریف شبكه در نظر گرفته شد،شكل1-2،مدل هفت لایه ای ISO را نشان می دهد.

شكل1-2 :مدل هفت لایه ا یISO

تمام تجهیزات الكترونیكی در زمینه شبكه های ارتباطی امروزه از یك یا چند لایه از این مدل استفاده می كنند و فعالیتهای ارتباطی خود را تحت پوشش این استاندارد قرار داده ا ند. در این بخش سعی خواهیم كرد كه تو ضیح مختصری در مورد هر یك از لایه ها به شما ارائه دهیم.

لایه فیزیكی(Physical Layer):

ساده ترین لایه موجود لایه فیزیكی است كه در موردشرایط جابجایی سیگنال های الكتریكی در طول خطوط و ما بین ابزار های مختلف شبكه به بحث می پردازد.

نوع و شرایط كابل ها و سیم های ارتباطی و انواع سیگنال های مختلف مثل سیگنالهای و پالسهای on/offو شرایط انتشار آنها در این بخش مورد بحث قرار می گیرند،

اما مقوله تشخیص خطا و رفع آن در محدوده كاری لایه فیزیكی نمی باشدو تنها در مورد رابطه های فیزیكی كه كانال های مختلف را به هم مرتبط می كنند، صحبت می كند.

لایه دیتالینك(Data link Layer):

این لایه در تركیب با لایه فیزیكی می تواند ضریب اطمینان كار با شبكه را تا حد بسیار زیادی بالا ببرد، زیرا این لایه به بحث در مورد تشخیص خطا یاError Detection می پردازدو همچنین پس از پرداختن به مقوله تشخیص خطا در امر رفع ان خطا نیز راه حل های مناسبی را ارائه خواهد كرد.

بنابراین بحث در مورد Error Detectionو Error Recovery از مباحث مربوط به این بخش می باشد.همچنین موارد دیگری نظیر كنترل جریان اطلاعات یاData Flow كه شامل نكاتی از قبیل زمان شروع و پایان ارسال و دریافت اطلاعات، تعاریف مربوط به بسته بندی یاPackage اطلاعات(طول كلمه دیتا و چگونگی شروع و خاتمه ان) تعاریف مربوط به زمان بندی بر قراری ارتباط جهت ارسال و دریافت اطلاعات ، چگونگی اعلام دریافت اطلاعات(با و بدون خطا) توسط گیرنده،تعاریف مربوط به زمان لازم برای ماندن در حالت انتظار جهت دریافت و ارسال اطلاعات و مواردی دیگرشبیه به اینها هستندنیز در حوزه كار لایه دیتالینك قرار دارد.

لایه شبكه(Net work Layer):

كار این لایه ارائه یك مكانیزم مناسب و كارآمد برای شبكه سراسری است در واقع این لایه یك مكانیزم ارائه اطلاعات برای لایه انتقال دهنده آنها ارائه می دهد،مثل شبكه ای از چند PLC مختلف كه اطلاعات كلی خودشان را به یك كامپیوتر اصلی ارائه می دهند.

لایه شبكه از تركیب سخت افزار و نرم افزار های مناسب برای ارائه پروتكل های كارامد ارتباطی نظیر X.21,X.25,X.75 استفاده كرده و مناسب ترین روش های فشرده سازی اطلاعات جهت دستیابی به سرعت های بالاتر ارتباطی را ارائه می دهد.

لایه انتقال(Transport Layer):

این لایه در مورد اتصال وارتباط یك شبكه با شبكه ای دیگر صحبت می كند،در واقع از این لایه به بعد،شبكه خیلی تخصصی تر و دقیق تر شده و هركدام می توانند پیچیدگی های خاص خو دشان را داشته با شند،اما اغلب شبكه دارای نكات بسیارمشابهی در سه لایه اولیه هستند.

در این لایه همچنین درمورد استفاده از لایه های بالاترجهت نظارت بركار لایه هایپائین تربحث می شود.

Session Layer

این لایه در مورد برقراری یك جلسه ارتباطی از طریق شبكه، بین دو كاربر مختلف صحبت می كند،بحث اصلی در مورد برقراری ارتباط، نگه داشتن آن در طول زمان تعیین شده و در نهایت قطع ارتباط در موقع لازم ، می باشد.

به عنوان مثال دفتر تعمیرات كارخانه می تواند از طریق ارتباط با شبكه داخلی كارخانه با قسمت تداركات ارتباط برقرار كرده و مو قع خرید لوازم مورد نیاز را گزارش دهد، استاندارد های تعریف شده برای این لایه عبارتند از: CCITT,X212,ISO8326

Application Layer

این لایه امكاناتی را جهت هماهنگ كردن تمام لایه ها با یكدیگر جهت برقراری ارتباط و ارسال و دریافت اطلاعات با لایه ها و شبكه های دیگرارائه می دهد و اگر اختلافی بین لایه های مختلف و سیستم های مختلف وجود داشته باشد، این لایه می تواند راه حلی مناسب جهت هماهنگی ارائه دهد.

به عنوان مثال فرض كنید كه نرم افزاری خاص روی یكی از ترمینال های كارخانه در سال 1980نصب شده و هم اكنون نیز بكار خود ادامه می دهد و نرم افزار دیگری مثل یك سیستم پست الكترونیكی در سال 1990 در شبكه دفتر كار خانه قرار گرفته،لایه application می تواند مشكلات بر قراری ارتباط بین آنها را بر قرار كند.

شكل 2-2:ترمینالهای مخصوص دفتر نظارت و دفتر تعمیرات كه از طریق شبكه بایكدیگر ارتباط دارند لایه session اطلاعات مربوط به هر بخش را جدا گانه نگهداری می كند.

3-2 استاندارهای معروف لایه فیزیكی شبكه های صنعتی

RS-232: معمولترین و همگانی ترین استاندارد لایه فیزیكی RS-232 می باشد كه سیر تكاملی آن از RS-232-C تا RS-232-F است. حداكثر انتقال داده به علت دامنه و ولتاژ زیاد نسبت به پروتكل های دیگر كمتر است.(حدود 115kbps) حداكثر فاصله دو ایستگاه 16 متر است و دو نوع سیم بندی(9و 25 رشته) در آن استاندارد شده است .

ماوس ، صفحه كلید و مودم كامپیوترهای شخصی از این درگاه استفاده می كنند.محدوده ولتاژ “1” منطقی در RS 232-C از 3- تا 15- و “ 0” منطقی از3+ تا 15+ است.

RS-449: این استاندارد جایگزین RS 232در سرعتهای بالاتراز 20kbps شده است. دو نوع اتصال 9و 37 برای آن معرفی و استاندارد شده است. این استاتدارد هم اكنون منسوخ شده است و لیكن هنوز برخی از دستگاهها برای ارتباطات از این استاندارد استفاده می كنند.

RS-530: توسعه یافته RS-449 و RS- 232 است و برای سرعت های بالا تر از 20kbps مناسب است. این استاندارد از خطوط بالانس وبرای اتصال ازDB-25 استفاده می نمایند به هر دو صورت سنكرون و آسنكرون قابل استفاده است و می تواند در دو حالت دو سویه و یك سویه كار كند. فاصله دو ایستگاه طبق استاندارد 60 متر است.

RS-423: این استاندارد در حقیت توسعه یافته RS 232 است تغییرات اساسی آن افزایش تعداد ایستگاهای گیرنده ،مسافت ارسال و سرعت می باشد.

این پروتكل یك فرستنده را به چند گیرنده (تا ده ایستگاه) متصل می كند و حداكثر فاصله انتقال داده برای آن 1200 متر است . یكی از عوامل محدود كننده سرعت Slew Rate است . بدین معنا كه دامنه ولتاژ در RS 232بالاست و به همین علت دست یافتن به سرعت بالا با توجه به خازن خط و پیچیدگی مدار مشكل است . برای افزایش سرعت لازم است دامنه سطوح و لتاژ كاهش یا بد . در همین راستا ولتاژ منطقی “1”در RS 423 برابر 3.6v- تا 6v- است و ولتاژ“0” منطقی برابر 3.6v تا 6v است . بدنبال این تغییر، سرعت انتقال داده در RS 423 چهار برابر RS 232 است .

RS-422: شباهت زیادی به RS 232دارد ولی تا 16گیرنده را پشتیبانی می كند. این پروتكل كه از خطوط بالانس برای انتقال داده استفاده می كند، اثر نویز پذیری را بشدت كاهش داده است . در ورودی گیرنده ها از تقویت كننده دیفرانسیل استفاده شده است لذا به نسبت حذف مد مشترك ، نویز از بین می رود. بیشترین سرعت این پروتكل در 3 متر فاصله ، برابر 10Mbpsاست حداكثر فاصله می تواند 1200 متر باشد كه متناسب باآن سرعت كاهش می یابد.

گیرنده و فرستنده بصورت ولتاژی كار می كند(از سیگنالهایی با جنس ولتاژی استفاده می كند)كه این نوع رفتار باعث نویز پذیری بیشترنسبت به جریان می شود.

RS-485: بیش از 32 فرستنده و گیرنده را پشتیبانی می كند. در این استاندارد می توان بیش از یگ گره را به عنوان رئیس (Master)معرفی نمود زیرا مدارت سه وضعیتی هستند و با كمك یك مدار جانبی حالتهای مختلف یك خط را كنترل می كنند و به این روش گره هم قابلیت دریافت و هم ارسال خواهند داشت . در این پروتكل انتقال داده به صورت جریانی انجام می گیرد و بیشترین اعوجاج را در ورودی می پذیرد. اثر نویز در انتقال جریانی كمتراز ولتاژی است زیرا میزان انرژی كه بتواند جریانی را تولید كند و بر سیگنال جریان اثر بگذارد ، از معادل ولتاژی بیشتر است .

بیشترین مسافت برای ارسال داده 1200 متر و رعایت حداقل طول (30m)برای سیم رابط اتصال كابل شبكه به گذرگاه الزامیست. استفاده فراگیر از RS 485باعث ساخت كارتهای كامپیوتری و انواع مبدل برای این پروتكل شده است.

گذرگاه H1: این استاندارد در IEC 1158-2تعریف شده است و با سرعت 31.25Mbps برای شبكه سازی سطوح بسیار اتوماسیون صنعتی یعنی سنسور-محرك استفاده می شود .سیم كشی بصورت زوج سیم بهم تابیده بطول 1900 متر و همچنین 32 دستگاه متصل ، كه از همان دو سیم تغذیه می شود ، پیاده سازی می شوند. در صورتی كه حفاظت و اطمینان واقعی مورد نیاز باشد، استاندارد، استفاده از4 دستگاه متصل به شبكه رامجاز می داند. امروزه این پروتكل در میان استانداردهای گذرگاههای صنعتی جایگاهی ویژه پیدا كرده است.

گذرگاه H2: گذرگاهی با سرعت بالا (حدود 100Mbps)است برای ایجاد شبكه در لایه میانی شبكه های صنعتی نظیر لایه سلول مناسب است.

 Highway Addressable Remote Transducer): HART ) یك پروتكل ارتباطی كه به صورت چشمگیری در صنعت مورد استفاده قرار گرفته است.HART از یك فركانس سطح پایین سینوسی برای انتقال داده دیجیتال به مقصد استفاده می كند.

این فركانس برای صفر و یك منطقی 1200Hzو2200Hzاست سرعت انتقال داده در ان به 1200bps محدود می شود كه ضعف عمده این پروتكل ارتباطی است. مزایای این پروتكل عملكرد چند انشعابی، انتقال روی دو رشته سیم، كاركرد مناسب در محیطهای پر نویز و قابلیت برقراری ارتباط بین تجهیزات تولید كنندگان مختلف (Interoperability) می باشد.

4-2 معرفی واسطهای انتقال و عوامل موثر در انتخاب:

منظور از واسط انتقال ، نوعی اتصال فیزیكی میان ایستگاهای شبكه است كه به واسطه ان پیغام ها میان دو یا چند استگاه ردو بدل می شوند. معروف ترین واسطهای انتقال در شبكه ها ، كابل كواكسیال، زوج سیم بهم تابیده و فیبرنوری می باشند كه در ادامه خلاصه ای از ویژگیهای انها بیان خواهد شد. واسطهایی همچون گیرنده های رادیویی و مادون قرمز و همچنین خطوط انتقال تلفن و ماهواره ها نیز در برخی مواقع مورد استفاده قرار می گیرند.

1. كابل كواكسیال: این خط انتقال از یك هادی استوانه ای پر شده از دی الكتریك و یك هادی مركزی تشكیل شده است. این واسط انتقال فیزیكی معمولا در اشكال 50،75،91 اهم تولید می شوند. كه درشبكه های 10Mbpsو 100Mbps بخوبی قابل استفاده هستند.برای مثال شبكه های محلی 10 base 5،10 base 2، 10 base T به ترتیب در فواصل 500، 200 و100متر مورد استفاده قرار می گیرند.نویز پذیری كابل كواكسیال در مقایسه با انواع مسی ( نظیر زوج سیم بهم تابیده) كمتر است. زیرا روكش مناسب تری برای آن استفاده می شود. بنابراین جهت انتقال در فواصل نسبتا طولانی نیز استفاده می شوند.

این كابلها علاوه بر استفاده عمومی در انتقال دیجیتال شبكه های محلی (LAN) كه انرا base bandگویند در ارسال داده های آنالوگ آنتن تلویزیون نیز بكار گرفته می شود.این نوع انتقال در اصطلاح broad bandنامیده می شود.

2.زوج سیم بهم تابیده: همچنان كه از نام آن پیداست از بهم تابیدن دو هسته مسی عایق دار تشكیل شده است و در نوع روكش دار یا STP و بدون روكش یا UTPتولید می شود.درنوع روكش دار، برروی سیم های تابیده یك عایق مخصوص پیچیده می شود كه در نوع بدون روكش تنها به یك روكش از جنس PTC اكتفا شده است.ETA/TIA پنج استاندارد را برای زوج سیم بهم تابیده بدون روكش پیشنهاد می كند كه عبارتند از:cotegory1 تا cotegory5. نوع اول برای خطوط تلفن در دو رشته ،پیشنهاد و استاندارد شده است. نوع دوم به منظور انتقال داده در سرعت 4Mbps توسط جهار زوج سیم و نوع سوم تا سرعت 10Mbps قدرت انتقال داده را دارد و گاهی در شبكه های ATM بكار می رود.

3.فیبر نوری :انتقال در خطوط فیبر نوری به روش تابش امواج نوری میان آئینه های موجود در فیبر صورت می گیرد. واضح است كه برای اتصال فیبر به دستگاههای الكتریكی در ابتدا و انتهای آن ، مبدل سیگنال الكتریكی به امواج نوری و یا بر عكس آن استفاده می شودآنچه از ماهیت این واسط فیزیكی مشخص می گردد این است كه تلفات انرژی در این خطوط بسیار كم است در نتیجه بدون استفاده ازتكرار كننده امكان انتقال تا مسافت طولانی (حدود 10 كیلو متر) وجود دارد. نویز الكترو مغناطیسی بر این خط بی اثر است و لیكن بیش ازسایر خطوط انتقال نیاز به محافظت فیزیكی دارد و اسیب پذیری آن بالاتر است. طراحی و پیاده سازی شبكه با استفاده از این خطوط به نسبت گرانتر وپیچیده تر از سا یر واسط های انتقال است و نكته قابل توجه در مورد فیبر نوری این است كه به دلیل عدم بروز خطا بر اثرتداخل امواج الكترو مغناطیسی،پروتكل های لایه پیوند در این نوع شبكه ها می تواند بسیار ساده باشد.

همچنین امكان شنود در آن دشواراست و بهمین دلیل كاربرد نظامی دارد.

پارامترهای موثر زوج سیم بهم تابیده كابل كواكسیال فیبر نوری
قیمت عالی خوب ضعیف
سرعت انتقال خوب خوب عالی
سادگی نصب خوب عالی ضعیف

عوامل موثردر انتخاب واسط انتقال:

در انتخاب واسط انتقال موارد زیر حائز اهمیت هستند:

1)میزان نویز پذیری خط انتقال

2)تلفات خط: تلفات ACناشی از اثر پوستی و تلفات دی الكتریك و همچنین تلفات DCناشی ازهدایت خط و نیز تلفات ناشی از نشتی جریان و ولتاژ خط بدلیل وجودخازن وسلف توزیع یافته در طول خط را گویند.در كابلها باكیفیت بالا تلفات هدایتی و دی الكتریك در مرتبه هم قرار می گیرند.

3)هزینه های ساخت و نگهداری خط انتقال

4)سادگی

5)پهنای باند خط انتقال با سرعت انتقال داده

6)پشتیبانی ازپیشرفت فناوری

5-2 پروتكل ها و استانداردها:

با نگاه كردن به مدل هفت لایه ای ISO، می توانید ببینید كه نرم افزارها و استانداردهای بسیار زیادی برای انجام این امور به كار گرفته شده اند.

در واقع بحث ایجاد استاندارد ها و قوانین، بحث بسیار وسیع و گسترده ای است،زیرا تقریبا هر گروه و سازمانی كه به شكلی در ارتباط با این مسائل فعالیت می كند، سعی كرده تا روشی بر مبنای روتین ها ی كاری متداول خود ارائه دهد كه نهایتا به تعریف استانداردهای مختلف و متفاوتی انجامیده است.

اما در سال های اخیر بحث در مورد مدل های استاندارد ارائه شده توسط سازمان های معتبری چون ISOیاInternational Standard Organization وهمچنین موسسه دیگری به نام CCITTیا

Consultative Committee On International telegraphy and telephony

بسیار جدی شده و مدل های قابل قبول این سازمانها به صورت وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند،در اینجا به شرح مختصری در مورد چند پروتكل مهم خواهیم پرداخت.

استاندارد های اترنت (IEEE 802, (Ethernet

در سا ل های اخیر گرو هی از تولید كنندگان و فروشندگان تجهیزات الكترونیكی شبكه تصمیم گرفتند تا استاندارد های خاصی را برای شبكه محلی LAN تصویب كرده و ثبت كنند، این گروه از شركتها نظیر DEC,Intel,Xerox تشكیل شده بود و استاندارد تولید شده برای LANبه نام Ethernet،نام گذاری شد.

Ethernet پس از آن به صورت گسترده موردا ستفاده عمومی قرار گرفت تا اینكه سازمان IEEE بر آن شد تا انجمنی برای مطالعه و بررسی سیستمهای Ethernet وارائه قوانین و پرو تكل های جدید در این زمینه تشكیل دهد و نام این انجمن راIEEE 802 قرار دادند.

قوانین ارایه شده توسط این سازمان ها اغلب بر لایه های دیتالینك و فیزیكی اعمال می شود و Ethernetكاربران زیادی در سطح جهان دارد.

 پروتكل MAP :

در سال های 1980 شركت جنرال موتورز(GM)طی یك بررسی طو لانی یكی از بزرگترین مشكلات سیستم خود را نداشتن ارتباط مناسب بین ابزار ها،

ماشین ها وقطعات مختلف در كارخانه عنوان كرد و جهت رفع این مشكل برآن شد تا پروتكلی را بین قسمت های مختلف بر قرار سازد و مشكل ارتباطی خود را بدین ترتیب حل كند.

نام این پرو تكلMAP است كه جهت بر قراری ارتباط بین سیستم های كنترل وPLCهای مختلف سا خت شركت های متفاوت بكار می رود و به این سیستم ها اجازه می دهد كه با یگدیگر صحبت كنند.

MAPپس از آن بسیار مورد توجه قرار گرفت و نسخه های جدید آن مثل:

MAP2.0 MAP2.1, MAP 3.0 نیز به بازار آمدند و پروتكل MAPدر واقع بنیانگذار شبكه های محلی صنعتی بودكه امروزه در كارخانجات مورد استفاده قرار می گیرد.

پروتكل Technical Office Protocol) TOP)

در سالهای بعداز ابداع پروتكل MAP شركتهای دیگری در مورد آن نظر دادندو به بحث و تولید استاندارد های جدید برای آن پرداختند، از جمله این شركتها می توان به شركت هواپیما سازی بوئینگ اشاره كرده كه به دنبال را ه حلی مناسب جهت ارتباط كامپیوتر های دفتر طراحی كه مشغول طراحی هواپیما بودند،می گشت و از آنجایی كه این ارتباط بین نرم افزا های طراحی مثل CADDیا CAM برقرار می شد و نوع كار ،كاملا دفتری است این پرو تكل به نام TOPو یا Technical Office protocolشناخته شد.

پروتكل Transmission Control Protocol Internet) ,TCP/IP)

TCP/IP یكی دیگر از استانداردهای شبكه است كه در حین مطالعه و بررسی شبكه های صنعتی در كارخانه ها با آن مواجه خواهید شد ،این پروتكل برای لایه های 3و4 از مدلISOطراحی شده است.

TCP عمدتا برای لایه انتقال یاTransport طراحی شده و پروتكل Internetبرای لایه شبكه یا Network layer طراحی شده است.بنابراین هر دو آنها به تجهیزات مختلف از سازندگان متفاوت اجازه بر قراری ارتباط وتبادل اطلاعات را می دهد. این سری از پروتكلها توسط DODیا Department of Defense طراحی و ارائه شده است.

پروتكل System Network Architecture) SNA) :

شركتIBM جهت پشتیبانی از محصولات خود كه فروش بسیار خوبی نیز دارد،در سالهای گذشته اقدام به طراح و ابداع گروهی از استاندارد ها وپروتكل ها نمود.پروتكل SNA تمام رویه های استاندارد مدل ISOرا بجز لایه فیزیكی در بر می گیرد.

پروتكل Manufacturing Message Specification )MMS):

این پروتكل نیز یك پروتكل استاندارد هفت لایه ایی بر اساس مدل ISOاست كه برای برقراری ارتباط بین دستگاههای مختلف در شبكه های شبیه بهم بكار گرفته می شود. از انجایی كه سیستمهای مختلف دارای امكانات و ابزار مختلف و گوناگون هستندبراحتی نمی توانند با یكدیگر ارتباط برقرار كنند.پروتكل MMSبرای رفع این اشكال و پر كردن خلأ موجود در سیستم ارتباطی كارخانه هاابداع كردند كه براحتی می تواندانتظارات فوق را برآورده سازد.

استانداردField bus :

همزمان با اتفاقات فوق و پیشرفت های چشمگیر صنعت ارتباطات در آمریكا،در اروپانیز صنعت ارتباطات دچار تغییر و تحول اساسی شد و سیستمهای مشابه سیستمهای آمریكایی در اروپا به بازار آمدند.

استانداردهای اروپا از یك سیستم بنام فیلدباس استفاده می كنند كه بسیار شبیه به مدل هفت لایهISO است و از یك مدل استاندارد پنج لایه ای جهت انجام امور استفاده می كند.

این استاندارد با تركیب لایه های فیزیكی و دیتالینك به استاندارد های دیگری به نام

DINV 19245 TI.DINكه گروهی از استانداردهای آلمانی هستند.

مدل هفت لایه ایی به شش لایه ای و سپس با تركیب لایه هایSession،Presentationو همچنین قسمت انتهایی لایه Application به یك لایه تحت عنوان APمدل خود را تكمیل كرده و شروع به كار می كند.

استاندارد Profibus:

یك استاندارد برای شبكه های صنعتی و ارتباط بین شبكه ها است كه توسط شركت زیمنس در اروپا طراحی شد و تحت استاندارد فیلد باس به ثبت رسید .

شركت زیمنس در سالهای اخیر تعدادی از سیستمهای كنترل شركتهای آمریكایی مثلTexas Instrumentرا خریداری كرد و سعی در برقراری ارتباط بین سیستمهای خود و نمونه های آمریكایی داشت و از آنجایی كه نیرو و دانش فنی بسیار خوبی برای انجام طراحی در زمینه سخت افزار و نرم افزار در اختیار داشت اقدام به ارائه استانداردجدیدیبه نام Profibus نمود.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

فصل اول -  مقدمه ای بر سیستم های كنترل


1-1كنترل و اتوماسیون

در هر صنعتی اتوماسیون سبب بهبود تولید می گردد كه این بهبود هم در كمیت ومیزان تولید موثر است و هم در كیفیت محصولات.هدف از اتوماسیون این است كه بخشی از وظایف انسان در صنعت به تجهیزات خودكار واگذار گردد.بسیاری از كارخانه ها كارگران خود را برای كنترل تجهیزات می گمارند و كارهای اصلی را به عهده ماشین می گذارند. كارگران برای اینكه كنترل ماشینها را به نحو مناسب انجام دهند لازم است كه شناخت كافی از فرایند كارخانه و ورودیهای لازم برای عملكرد صحیح ماشینها داشته باشند.یك سیستم كنترل باید قادر باشد فرایند را با دخالت اندك یا حتی بدون دخالت اپراتورها كنترل نماید.در یك سیستم اتوماتیك عملیات شروع،تنظیم و توقف فرایندبا توجه به متغیر های موجود توسط كنترل كننده سیستم انجام می گیرد.

2-1مشخصات سیستمهای كنترل

هر سیستم كنترل دارای سه بخش است:ورودی ،پردازش و خروجی . بخش ورودی وضعیت فرایندو ورودیهای كنترلی اپراتور را تعیین كرده ومی خواند بخش پردازش با توجه به ورودیها، پاسخهاو خروجیهای لازم را می سازدو بخش خروجی فرمانهای تولید شده را به فرایند اعمال می كند.در كارخانه غیر اتوماتیك بخش پردازش رااپراتورها انجام می دهند.

 اپراتور با مشاهده وضعیت فرایند، به طور دستی فرامین لازم را به فرایند اعمال می كند.

 ورودیها

در قسمت ورودیها،مبدلهای موجود در سیستم، كمیتهای فیزیكی را به سیگنالهای الكتریكی تبدیل می كند.در صنعت مبدلهای زیادی نظیر دما ،فشار،مكان،سرعت،

شتاب و غیره وجود دارند.خروجی یك مبدل ممكن است گسسته یا پیوسته باشد.

 خروجیها

در یك كارخانه عملگرهایی وجود دارند كه فرامین داده شده به آنها را به فرایند منتقل می كنند.پمپها، موتورهاو رله ها از جمله این عملگرها هستند.این وسایل فرامینی را كه از بخش پردازش آمده است(این فرامین معمولا الكتریكی هستند)به كمیتهای فیزیكی دیگر تبدیل می كنند.مثلایك موتور،سیگنال الكتریكی را به حركت دوار تبدیل می كند.ادوات خروجی نیز می توانندعملكرد گسسته ویا پیوسته داشته باشند.

 پردازش

در یك فرایند غیر اتوماتیك اپراتورها با استفاده از دانش و تجربه خودوبا توجه به سیگنالهای ورودی،فرامین لازم را به فرایند اعمال می كنند.اما در یك سیستم اتوماتیك،قسمت پردازش كنترل كه طراحان در آن قرار داده اند، فرامین كنترل را تولید می كنند.طرح كنترل به دو صورت ممكن است ایجاد شود.یكی كنترل سخت افزاری و دوم كنترل برنامه پذیر.

در یك سیستم با كنترل سخت افزاری،بعد ازنصب سیستم، طرح كنترل ثابت و غیر قابل تغییر است. اما در سیستمهای كنترل برنامه پذیر.طرح كنترلی در یك حافظه قرار داده می شود و هر گاه لازم باشد،بدون تغییر سخت افزار و فقط برنامه درون حافظه، طرح كنترل را می توان تغییر داد.

3-1 انواع فرایندهای صنعتی

در صنایع امروز طیف متنوعی از فرایندهای تولید وجود دارند.از نظر نوع عملیاتی كه در فرایند انجام می شود،فرایند ها را می توان به سه گروه تقسیم كرد:

• تولید پیوسته

• تولید انبوه

• تولید اجزای جدا

سیستم كنترلی كه برای یك فرایند بكار گرفته می شودباید با توجه به نوع آن باشد.

 فرایند تولید پیوسته

در یك تولید پیوسته مواد در یك ردیف و بطور پیوسته وارد فرایند شده و در سمت دیگر،محصول تولیدی خارج می گردد. فرایند تولید، ممكن است در یك مدت طولانی به طور پیوسته در حال انجام باشد.تولید ورق فولاد نمونه ای از فرایند است. در خط تولید ورقه فولاد.بلوكهای گداخته فولاد ازبین چندین غلتك عبور می كند و تحت فشار قرار می گیرد.

در اثر فشار ضخامت قطعه فولاد رفته رفته كم شده و در انتهای خط تولید ورقه فولاد تولید می گردد. بسته به طول فولاد چندین دقیقه طول می كشد تا تولید یك ورقه،كامل گردد.

 فرایند تولید انبوه

در چنین فرایندی میزان مشخصی از مواد اولیه وارد خط شده و پس ازطی مراحل تولید مقدار مشخصی محصول به وجود می آید.

 فرایند تولید اقلام مجزا

در این نوع فرایند،هر محصول در طول خط تولید از قسمتهای مختلفی می گذردو در هر بخش، عملیات مختلفی روی آن انجام می گیرد. در هر قسمت ممكن است اجزایی به محصول اضافه شود تا در انتهای خط تولید، محصول كامل ساخته شود.

4-1 استراتژی كنترل

 كنترل حلقه باز

ایده اصلی در این كنترل این است كه سیستم تا حد ممكن دقیق طراحی شود. به طوری كه خروجیهای دلخواه را تولید كند و هیچ اطلاعاتی را از خروجی فرایند بهكنترل كننده برگردانده نشود تا كنترل كننده تشخیص دهد آیا خروجی در حد مطلوب است یا خیر.بدین خاطر ممكن است خطای خروجی در بعضی مواقع خیلی زیاد باشد. در یك سیستم با كنترل حلقه باز تا وقتی كه اختلال و جود نداشته باشد فرایند به خوبی عمل می كند، اما اگر اختلال نا خواسته ای باعث شود،خروجیها از حد مطلوب خارج شونددر این صورت ممكن است سیستم كلی از كنترل خارج شود.

 كنترل پیشرو

درموقعی كه اختلالات خارجی كه بر عملكرد سیستم تاثیر می گذارد شناخته شده باشند می توان با مشاهده و اندازه گیری میزان اختلال تا حد امكان اثر اختلال را جبران نمود. این نوع كنترل را كنترل پیشرو می گویند. این نحوه كنترل هنگامی كه میزان اختلال كم باشد و بتوان به طور دقیق آن را اندازه گرفت مناسب است. اما اگر اختلال خیلی زیاد باشد شیوه مناسبی نیست. همچنین در مواقعی كه اندازه گیری خروجی به طور مستقیم امكان پذیر نباشد،این نوع كنترل مناسب نیست.

 كنترل حلقه بسته (Field back) :

در این كنترل برای جبران اثر اختلال ، خروجی سیستم اندازه گیری می شودو در صورتی كه خروجی از مقدار مطلوب فاصله داشته باشد،تدابیر كنترلی مناسب برای جبران آن اعمال می شود.به این صورت كه خروجی سیستم اندازه گیری شده و تفاوت آن با مقدار مطلوب محاسبه می گردد. تفاوت بین این دو كمیت به كنترل كننده داده شده و كنترل كننده با توجه به میزان این خطا فرایندرا كنترل می نماید.

سیگنال خطا=نقطه تنظیم - میزان اندازه گیری شده       E=SP-MV 

باید توجه كرد كه صفر نمودن خطا در عمل امكان پذیر نیست ودر هر سیستم كنترلی همیشه تفاوت ناچیزی بین خروجی مطلوب و خروجی واقعی وجود خواهد داشت، اما تا وقتی كه این خطا تا حد قابل قبول باشد از آن چشم پوشی می گردد.

5-1 انواع كنترلر ها

كنترلر مغز متفكر یك پردازش صنعتی است و تمامی فرامینی راكه یك متخصص در نظر دارد اعمال كند تا پروسه، جریان استاندارد خود را در پیش گیرد و نهایتا پاسخ مطلوب حاصل شود از طریق كنترلر به سیستم فهمانده می شود. در واقع هرگاه پروسه های صنعتی به تنهایی و بدون استفاده از كنترل كننده در حلقه كنترل قرار گیرند معمولا پاسخهای مطلوبی را به لحاظ ویژگیهای گذرا یا ماندگار نخواهند داشت.بنابراین انتخاب و برنامه ریزی یك كنترلر مناسب از مهمترین مراحل یك پروسه صنعتی است.انتخاب كنترلر با توجه به درجه اهمیت پاسخ گذرا یا ماندگار و یا هردو و همچنین ملاحظات اقتصادی ویژه صورت می پذیرد.

یك كنترلر چگونه عمل می كند؟ در ابتدا سیگنال خروجی از سنسور وارد كنترلر می شود و با مقدار مبنا مقایسه می گردد و نتیجه مقایسه كه همان سیگنال خطا می باشد، معمولا در داخل كنترلر هم تقویت شده و هم بسته به نوع كنترلر و پارامترهای مورد نظر، عملیاتی خاص روی ان انجام می گیرد سپس حاصل این عملیات به عنوان سیگنال خروجی كنترل كننده به بلوك بعدی وارد می شود.

مقایسه سیگنالها و تقویت اولیه در همه كنترلر ها صرف نظر از نوع انها انجام می گیرد ،در واقع این عملیات بعدی است كه نوع كنترلر را مشخص می كند.

كنترلر ها از نظر نوع عملكرد به انواع زیر تقسیم بندی می شوند:

1-5- 1كنترلر های ناپیوسته (گسسته)

• كنترلر های دو وضعیتی:این نوع كنترلر ها ساختمانی ساده و كم حجم دارند و به نسبت ارزنتر از دیگر كنترلرهای پیچیده هستند به همین خاطر كاربردهای فروانی در صنعت ودر مكانهایی كه كنترل تركیبی ،پیوسته و پیچیده مورد نظر نیست دارند.

• كنترلر های سه وضعیتی

• كنترلرهای چند وضعیتی


شكل1-5 :انواع كنترلر ها


2-5-1 كنترلر های پیوسته:

 كنترلر تناسبی: (Proportional)

دراین نوع كنترلربین خروجی و ورودی یك نسبت مستقیم وجود دارد با یك ضریب مشخص كه آنراگین یا بهره كنترل كننده می نامند.

سیگنال خطا *Kp = خروجی

البته كنترلر تناسبی به تنهایی كافی نیست . زیرا وقتی خروجی سیستم بسمت مقدار مطلوب پیش می رود، خطا كاهش یافته و در نتیجه خروجی كنترلی نیز كم می گردد.

بنابراین همواره یك خطای ماندگار بین مقدار مطلوب و خروجی واقعی وجود دارد.

این خطا را می توان با افزایش بهره كنترل كننده كاهش داد اما باعث ناپایداری سیستم و نوسان خروجی می شود. برای حل این مشكلات معمولا كنترلرتناسبی را همراه كنترلرهای مشتق و انتگرال بكار می برند.

 كنترلر انتگرالی(Integral):

همانطور كه از نامش پیداست بین ورودی و خروجی یك رابطه انتگرالی برقراراست

این كنترلر برای جبران خطای ماندگار به كار می رود،زیرا تا وقتی كه خطایی در خروجی وجود داشته باشد،جمله انتگرال تغییر پیدا می كند و در نتیجه خطای خروجی رفته رفته كاهش می یابد.

 كنترلر تناسبی – انتگرالی (PI) :

كنترلر PIتركیبی از كنترلر انتگرالی و تناسبی است كه به صورت موازی بهم وصل شده اند.(شكل2-5) این كنترلر اگر بطور صحیح طراحی شود مزایای هردونوع كنترل انتگرالی و تناسبی را خواهد داشت .پایداری ، سرعت و نداشتن خطای حالت ماندگار از ویژگیهای این كنترلر است.

شكل 2-5 : كنترلر PI


 كنترلر تناسبی – مشتق گیر(PD):

كنترلر PDاز تركیب موازی دونوع كنترلر مشتق گیر و انتگرالی ایجاد می شود.

كنترلرمشتق گیردارای این مشخصه است كه خود را سریعا با تغییرات ورودی هماهنگ می كنند

لذا در مواردی كه پاسخ سریع خروجی مد نظر است می توان از این نوع كنترلر ها استفاده كردامااز انجایی كه عمل مشتق گیری باعث تقویت نویزهای موجود در محیط پروسهمی شوندو به علاوه مشتق گیرها تنها نسبت به تغییرات ورودی حساسیت نشان می دهندبنابراین مشتق گیرها به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرند بلكه هرگاه نیاز به خاصیت مشتق گیری در یك پروسه باشد ،كنترلرآان را به صورت مشتق گیر-تناسبی یا مشتق گیر-انتگرالی یا مشتق گیر-تناسبی – انتگرالی می سازند.

 كنترلرPID:

این نوع كنترلر از تركیب موازی سه كنترلر تناسبی ،انتگرالی و مشتق گیر ایجاد می شود و متداولترین نوع كنترلر در صنایع می باشد.

شكل3-5 : كنترلرPID

انواع دیگری از كنترلرها كه از نظر منبع تغذیه مورد استفاده ،ساختمان داخلی و انواع كاربردها با كنترلر های ذكرشده در بالا اندكی متفاوت هستند.

كنترلر های نیوماتیكی(Pneumatic):این نوع كنترلر از باد و هوای فشرده بعنوان منبع تغذیه استفاده می كند.بدلیل ساختمان ساده،راحتی تعمیر و نگهداری ، ایمنی در برابر انفجار و اتش سوزی و ارزانی انها كاربردهای فراوانی در صنعت داشته اند و امروزه بدلیل جایگزین شدن سیستمهای پیچیده الكترونیكی و نرم افزارهای كنترلی قابل تغییر و پیاده سازی بر روی سیستمهای الكترونیكی ،كمتراز كنترلر هاینیو ماتیكی استفاده می شود.

كنترلر های هیدرولیكی(Hydraulic):این نوع كنترل كننده ها از نیروی روغن هیدرولیك تحت فشار به عنوان منبع تغذیه استفاده می كنند، مزایای زیادی كه اینگونه سیستمها دارند، باعث شده تا جای خوبی برای خودشان در صنعت باز كنندو در جاهایی كه حركات تحت فشار و وزن بالا انجام می پذیرد سیستمهای هیدرولیك بهترین و دقیق ترین عملكرد را از خود نشان می دهند كنترلر های هیدرولیك علاوه برقابلیت انجام حركت سنگین بطور پیوسته دارای دقت و سرعت عمل بسیار خوبی نیز می باشند.امروزه باوجود جایگزینی مدلهای الكترونیكی پیچیده تر و كارامدتر هنوز هم نمی توان كارایی های بالا و منحصر بفرد سیستمهای هیدرولیكی را نادیده گرفت.

كنترلرهای الكترونیكی (Electronic):كنترلرهای الكترونیكی ، كنترلرهایی هستند كه از نیروی الكتریسیته جهت كنترل، هدایت و فرمان دادن استفاده می كنند .

6-1 سیر تكاملی كنترل كننده ها

در سال 1940 برای نماسازی دستگاههای كنترلی از سیگنال فشار 3psi تا 15psi استفاده می شده است . در سال 1960سیگنالهای استاندارد انالوگ 4mA-20mA برای كنترل ابزار دقیق مورد استفاده قرار گرفته است در همان زمان برخی از استانداردهای دیگر نیز بوجود آمد.توسعه پردازنده دیجیتال در دهه 70میلادی ، استفاده از كامپیوترهای رابرای نماسازی و كنترل یك سیستم ابزار دقیق از یك نقطه مركزی توسعه داد. در دهه 90 برای بهینه سازی اجرای سیستم های كنترل و فشردگی بیشتر سیستها فیلدباس ایجاد گردید كه به تدریج استاندارد شد.انچه تصویرزیربیان می كند این است كه سیر پیشرفت علم كنترل از اتوماسیون مكانیكی اغاز گردیده و سپس با اتوماسیون پنوماتیك ادامه یافته و پس ازآن بسمت الكتریكی شدن پیش رفته است .پس از ایجاد كنترل كننده های قابل برنامه ریزی ، انفور ماتیك و الكترونیك رشد كرده و به شیوه الكترونیكی در حجم گسترده تری بوجود آمده است.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

گاهی می‌شود آدم‌ها را شبیه یك كنترلر PID در نظر گرفت.
معمولا ضریب Pی‌شان زیاد است و در نتیجه تا به عقیده‌ای برسند حسابی نوسان عقیدتی دارند. یك روز می‌گویند آب سرد است، فردا می‌گویند گرم است، روز بعد می‌گویند سرد است، فردای‌اش می‌گویند گرم است تا این‌كه آخر سر به این نتیجه برسند كه ولرم است! بعضی‌ها هم كه ضریب D دارند و كافی است ناگهان متوجه بشوند كه تصور فعلی‌شان از حقیقت خیلی با آن‌چه مشاهده می‌كنند فرق دارد كه دیگر شروع كنند به كفر گفتن. بعضی‌ها هم ضریب I در زندگی‌شان تاثیرگذار است و آرام آرام نظرشان عوض می‌شود ولی در نهایت حسابی می‌چسبند به آن‌چیزی كه دیده‌اند.

بقیه‌ی اوقات كه آدم‌ها شبیه كنترلر PID نیستند، لازم است با مدل‌های پیچیده‌تر توضیح‌شان داد! (;

توضیح مختصر: كنترلر چیزی است برای كنترل كردن چیزها. چیزها هم یعنی چیزهایی مثل هواپیمای جت، بچه، ترمیناتور و غیره.
اساس كار كنترلر این است كه با مشاهده‌ی تفاوت بین نتیجه‌ی كار آن چیز و آن‌چه باید باشد، تغییری در آن چیزها(!)‌ ایجاد كند تا در نهایت تفاوت از بین برود. در واقع كنترلر نقش تربیتی دارد.
كنترلر PID بر اساس سه مشخصه از آن تفاوت این تغییر را ایجاد می‌كند. مشخصه‌ی اول میزان تفاوت است. هر چه تفاوت بیش‌تر باشد، كنترلر سعی می‌كند تغییرات بیش‌تری در آن چیز(!) ایجاد كند (این بخش Proportional كنترلر PID است). مشخصه‌ی دوم، كل تفاوت در طول زمان است. اگر گذشته‌ی یك چیزی خوب نبود لازم است هم‌چنان به تغییر در آن چیز اهتمام ورزید. نتیجه‌اش این می‌شود كه اگر احساس كردیم یك چیزی خوب شده است اما بدانیم كه در گذشته بد بوده، نباید یك‌هو فكر كنیم كار تمام شده و برویم پی كارمان. هم‌چنان باید مثل قبل (حالا كمی رقیق‌القلب‌تر) با آن چیز رفتار كنیم (این بخش Integrator كنترلر است). در نهایت اگر ببینیم تفاوت بین كمال مطلوب(!) و هستِ واقع(!) ناگهان زیاد (كم) شد، ما هم باید ناگهان در تصمیم‌مان تغییر ایجاد كنیم. بخش سوم كنترلر PID (یعنی بخش Derivative) به این تغییرات توجه می‌كند.
به عنوان مثال عملی فرض كنید می‌خواهید بچه‌تان را تربیت كنید تا دست توی دماغ‌اش نكند. این‌كار را با شكلات‌دادن و كتك‌زدن انجام می‌دهید. بخش P می‌گوید هر وقت بچه دست توی دماغ‌اش كرد، به میزان فرورفتن انگشت (انتظار نداشتید كه بگویم تا آرنج؟!) باید كتك‌اش بزنید. هر چقدر بیش‌تر رفت، بیش‌تر كتك بزنید. كاملا به همان نسبت. بخش D می‌گوید اگر خیلی سریع و ناگهانی دست‌اش را كرد توی دماغ‌اش كه مثلا به خیال خام خودش شما را غافل‌گیر كند (حتی اگر نه خیلی زیاد)، فورا خیلی محكم كتك‌اش بزنید! بخش I هم می‌گوید اگر دیدید تا همین پنج دقیقه‌ی پیش دست‌اش توی دماغ‌اش بود اما دیگر دست‌اش توی دماغ‌اش نیست، زیاد گول‌اش را نخورید، بلكه هم‌چنان كتك بزنید! در ضمن شكلات را هم خودتان بخورید. البته قبل‌اش دست‌تان را بشویید.
این‌كه این روش موثر است یا خیر، موضوع دیگری است. بستگی به این دارد كه آن چیزی كه می‌خواهید كنترلش كنید چطوری رفتار كند. برای بعضی سیستم‌ها این خوب است، برای بعضی نه. در واقع نكته‌ی مهم این است كه چقدر به هر كدام از عناصر P و I و D اهمیت بدهید. مثلا اگر به P خیلی اهمیت بدهید ممكن است باعث رفتارهای عجیب و غریب از آن چیزتان بشود. بقیه عوامل نیز همین‌طورند. وظیفه‌ی مهندس كنترل این است كه متناسب با بچه‌تان، شیوه‌ی مناسب كتك‌زدن را مشخص كند. البته این موضوع هنوز در حال تحقیق است و خیلی خوب شناخته شده نیست.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
چهارشنبه 20 شهریور 1392 :: نویسنده : mohammadreza
در این تاپیک پروتكل ها و استانداردهای صنعتی رو معرفی میکنیم . 
  1. X-10
  2. KNX/EIB
  3. فیلد باس
  4. استانداردهای متداول فیلدباس
  5. EIB
  6. Z-Wave
  7. BACnet
  8.  C-BUS
  9. ..........................................................................................................................................................

  10. پروتكل ها و استانداردهای صنعتی X-10(1


    X10 به‌عنوان اولین تكنولوژی domotic در سال 1975 توسط شركت Pico Electronics اختراع شد كه هنوز هم به‌عنوان پركاربردترین این تكنولوژی‌ها مطرح می‌باشد. امروزه از این تكنولوژی در سرتاسر دنیا به خصوص در مواقعی كه امكان استفاده از شبكه های باسیم و یا كابل كشی در سطح فیلد (Field) وجود ندارد استفاده می گردد. X10 یك زبان ارتباطی ست كه امكان میدهد ادوات اتوماسیون خانگی سازگار با این زبان از طریق سیم كشی موجود در منزل با یكدیگر ارتباط بر قرار كنند. با این امكان دیگر نیازی به هزینه كرد و كابل كشی مجدد در منزل برای اتوماسیون نخواهد بود.فن آوری X10 سالهاست كه در اتوماسیون خانگی امریكای شمالی مورد استفاده قرارمی گیرد. سهولت استفاده و كاربری قابل اعتماد این فن آوری باعث شده كه سری 230V/50Hz این ادوات نیز جهت استفاده در اروپ%D<� ت%@9�لید بسرعت همه گیر شود. این فناوری در حال حاضر در حال گسترش در آسیا نیز میباشد.
    چرا X10 محبوب تر از سایر روشهای اتوماسیون خانگیست؟ چون:
    - از نظر اقتصادی بدلیل صرفه جوئی در انرژی بصرفه است.
    - بصورت ماژولهای مستقل بوده و به آسانی قابل افزایش میباشد.
    - كاربری فوق العاده راحتی دارد.
    - نصب آن بسیار آسان است.
    - احتیاجی با سیم كشی مجدد در ساختمان نداشته و بهمین دلیل هزینه و زمان نصب اندكی دارد.
    - تولید كنندگان مختلفی در دنیا محصولات متنوعی در این زمینه تولید میكنند.
    - باعث افزایش راندمان ، سهولت كاربری و ایجاد امنیت در خانه میگردد.

    آدرس دهی در پروتكل X10:
    آدرس دهی در X10 بر اساس house code و unit code انجام میشود كه house code ها ازA تا P برای تفكیك نواحی وunit code ها از1 تا 16 برای تفكیك ماژولهای هر ناحیه است. بعنوان مثال اگر كلیدی روی ریموت كنترل شما برای آدرس D8‌ تنظیم شده باشد، كلیه ماژولهائی كه با این آدرس تعریف شده باشد توسط این كلید روشن و خاموش میشوند. تلفیق house code و unit code امكان استفاده از 256 آدرس و بالطبع 256 ماژول كنترلی را در یك منزل فراهم مینماید.

    ماژولهای X10 چگونه كار میكنند؟
    بزبان ساده فن آوری X10 بر مبنای ارسال و دریافت سیگنال با ولتاژپایین روی خط انتقال نیروی الكتریكی 230V AC/50Hz میباشد. تمامی ماژولهای X10 نصب شده در منزل كه به خطوط برق خانه شما متصل میباشند این سیگنال را میبینند ولی فقط ماژولی به این سیگنال پاسخ میدهد كه آدرس خود را روی این سیگنال ببیند. بعنوان مثال اگر یك فرستنده X10 فرمان "A3 ON" را ارسال نماید، ماژولی كه با آدرس A3 تعریف شده است روشن میشود. اگر در منزل بیش از یك ماژول با این آدرس كد شده باشند، تمامی آنها پس از وصول این سیگنال روشن میشوند.

    اساسا X10 نام یك پروتكل ارتباطی و نیز محصولاتیست كه ما روی سیم كشی موجود ساختمان خود نصب میكنیم تا از طریق عبور سیگنالهای با ولتاژ پایین از سیمكشی با یكدیگر ارتباط برقرار كنند. این سیگنالها روی دیگر وسایل برقی منزل هیچ تاثیری نمیگذارند.
    سیگنالها وقتی ارسال میشند كه ولتاژالكتریكی 0V است. این كار بدلیل متناوب بودن جریان الكتریكی با تناوب 50 سیكل در ثانیه صورت میپذیرد. بیشتر فرستنده های X10 ولتاژی كمتر از1V را روی خط ارسال مینمایند. اغلب گیرنده های X10 ولتاژی در حدود 100mV را جهت فعال شدن نیاز دارند. در این حالت اگر روی خط، نویز حاصل از كاركرد دیگر وسایل برقی مانند جارو برقی، هواكش، تهویه مطبوع، سشوار، رایانه و تلویزیون وجود داشته باشد، ممكن است باعث عدم دقت كاركردی ماژولها شود. در این حالت استفاده از ***** ها و میكرو***** های X10 باعث كاهش نویز های ناخواسته در حد استاندارد كاركرد ماژولهای X10 میشود.

    نقاط ضعف و محدودیت ها :
    یك مشكل با X10 فراوانی تضعیف سیگنالها بین دو هادی در سیستم‌های سه سیمه است كه در بسیاری از نقاط آمریكای شمالی استفاده می‌گردد. سیگنالها از یك فرستنده بر روی یك هادی فعال امكان انتشار به یك‌هادی دیگر از طریق سیم‌پیچ‌های یك ترانسفورماتور با امپدانس بالا را ندارند. معمولاً هیچ راه‌حل قابل اطمینانی برای ارسال سیگنالها از روی یك فاز بر روی فاز دیگر وجود ندارد. این مشكل ممكن است برای وسایلی كه با ولتاژ 240 ولت كار می كنند مثل بخاری‌ها و خشك‌كن‌ها پدید آید و باعث خاموش و روشن شدن آنها شود (در این قسمت از مقاله به كشورهایی كه ولتاژ برق شهر در آنها 120 ولت است و برخی وسایل به‌صورت 2 فاز با 240 ولت كارمی‌نمایند اشاره شده است ). وقتی این دستگاه‌ها روشن می‌شوند یك پل با امپدانس پایین را برای سیگنالهای X10 ، بین 2 فاز ایجاد می‌نمایند. این مشكل را می‌توان با نصب یك خازن بین فازها برای عبور سیگنالهای X10 مرتفع نمود. بیشتر حرفه‌ای های این محصولات ، یك تقویت‌كننده فعال را بین فازها نصب می‌نمایند. این تقویت‌كننده‌ها در خانه‌هایی كه به‌صورت 3 فاز از برق شهر استفاده می‌نمایند نیز ، جهت انتقال سیگنالهای X10 بین فازها مورد نیاز است. در ایران غالب منازل از یك سیستم 240 ولت تك فاز استفاده می‌نماند بنابراین این مشكل احتمال وقوع ندارد.
    مشكلات دیگر : تلویزیون‌ها یا وسایل بی‌سیم ممكن است سیگنالهای On یا Off مجازی تولید نمایند. Noise Filtering (كه روی بسیاری از كامپیوتر‌ها یا مودم‌ها نصب می‌شود) می‌تواند به دور نگه‌داشتن این نویز‌ها از سیگنالهای X10 كمك نماید، ولی Noise Filter‌هایی كه برای X10 طراحی نشده‌اند ممكن است خود باعث ***** شدن سیگنالهای X10 گردند.
    ضمناً برخی منابع تغذیه بكاررفته در وسائل الكترونیكی پیشرفته مثل كامپیوتر‌ها، تلویزیون‌ها و رسیور‌های ماهواره سیگنالهای X10 را دراصطلاح می‌بلعند. به‌طور نمونه،‌خازن‌های بكاررفته در ورودی‌های منابع تغذیه این سیستمها سبب ایجاد اتصال كوتاه بین فاز و نول برای سیگنالهای X10 شده و بنابراین باعث توقف سیگنالهای تولید شده توسط آن سیستم و حتی حذف سیگنالهای تولیدشده توسط لوازم نزدیك به آن خواهند شد. *****‌هایی دردسترس هستند كه می‌توانند حتی مانع از رسیدن سیگنالهای X10 به چنین دستگاه‌هایی گردند و باعث شوند چنین ایرادات مبهمی در X10 از بین برود.
    برخی كنترل‌كننده‌های X10 نمی‌توانند در توان‌های پایین (زیر 50 وات) عملكرد مناسبی داشته‌باشند. یا حتی اصلاً كار نخواهند كرد و یا حتی با وسایلی مثل فلورسنت ها كه بار مقاومتی زیادی ندارند مشكل ساز خواهند شد. بكارگیری یك Appliance Module بجای یك Lamp Module این دست مشكلات را مرتفع خواهد نمود.
    سیگنالهای X10 فقط می‌توانند یك دستور را در یك زمان ارسال نمایند. اگر در یك لحظه دو سیگنال X10 ارسال شود تداخل بوجود آمده و گیرنده‌ها پاسخ مناسب را نشان نخواهند داد.

    2)KNX/EIB


    KNX/EIB
    KNX یك استاندارد بر مبنای مدل OSI بوده و یك پروتكل ارتباطی شبكه است كه در خانه‌های هوشمند به‌كار می‌رود. KNX یك جانشین و در ضمن یك یكسو كننده برای سه استاندارد قبلی زیر می‌باشد:
    European Home System Protocol (EHS)
    Bati BUS
    European Installation BUS (EIB)

    در حال حاضر استاندارد KNX توسط انجمن Konnex مدیریت می‌شود.
    پروتكل KNX :
    این استاندارد بر پایه سیستم ارتباطی EIB بوده كه با لایه‌های فیزیكی ، شیوه‌های Config و تجارب كاربردی Bati BUS و EHS گسترش یافته‌است.
    KNX بستر‌های ارتباطی فیزیكی زیادی را تعریف می‌كند:
    1. سیم‌كشی با كمك زوج بهم تابیده ( برگرفته از استانداردهای EIB و Bati BUS )
    2. شبكه برق ساختمان (برگرفته از استانداردهای EIB و EHS،‌شبیه آن چیزی كه X1O عمل می‌نماید.)
    3. استفاده از امواج رادیویی
    4. Ethernet (كه با عناوین EIB net/IP و یا KNX net/IP نیز شناخته می‌شود).

    KNX فارغ از هرگونه Platform سخت‌افزاری طراحی شده‌است. یك وسیله در شبكه KNX می‌تواند توسط هرچیزی كنترل شود، از یك میكرو كنترلر 8 بیتی تا یك PC، كه این امر را نیاز خاص آن مقطع تعیین می نماید.
    در برخی از نقاط دنیا امروزه KNX درحال رقابت با C-BUS طراحی شده توسط شركت Clipsal است. اما بیشترین نوع نصب KNX نصب برروی بستر ارتباطی زوج سیم می‌باشد.
    حالات برنامه‌ریزی :‌
    1. وضعیتA-Mode یا همان “Automatic Mode” یا حالت خودكار كه تجهیزاتی هستند كه به‌صورت خودكار خودشان را برنامه‌ریزی می‌نمایند و طراحی شده‌اند تا كاربران نهایی خرید و تصب آنها را انجام دهند.
    2. وضعیت E-Mode یا همان “Easy Mode” یا حالت آسان كه تجهیزاتی هستند كه آموزش‌های ابتدایی را برای تصب نیار دارند. رفتار آنها از پیش برنامه‌ریزی شده‌است. با این وجود پارامترهای قابل برنامه‌ریزی نیز دارند كه متناسب با نیاز كاربر تعریف می‌شوند.
    3.S-Mode یاهمان “System Mode” یا حالت سیستمی كه تجهیزاتی هستند كه در ساخت سیستم‌های اتوماسیون سفارشی به‌كار گرفته می‌شوند. تجهیزات S-Mode هیچ پیش‌فرض اولیه‌ای نداشته و بایستی توسط تكنسین‌های مجرب نصب و برنامه‌ریزی شوند.
    بستر‌های ارتباطی متفاوتی در KNX وجود دارند :
    1. Twisted pair TP0 : این بستر از Bati BUS گرفته شده و بیشتر در فرانسه كاربرد دارد. امروزه اكثر سازندگان به TP1 روی آورده‌اند.
    2. TP1: از EIB گرفته‌شده و بیشتر از 90٪ محصولات فعلی KNX بر این مبنا می‌باشد. در TP1 انتقال با كیفیت بالا با قیمت پایین تلفیق شده‌است. توپولوژی TP1 بسیار انعطاف پذیر است : خطی ، ستاره ای ، درختی و یا تلفیقی از این‌ها. برای انتقال فیزیكی اطلاعات ، یك سیگنال كد شده در باند پایه متقارن با نرخ انتقال 9600bps درنظر گرفته شده‌است. تجهیزاتی كه به TP1 متصل می‌شوند می‌توانند از طریق BUS اصلی تغذیه شوند.
    ‌3. Power Line PL110 : كه این نیز برگرفته از EIB می‌باشد. امروزه كارخانه‌های كمی PL110 را پشتیبانی می‌نمایند اما كماكان یك بازه كامل از محصولات را برای روشنایی، پرده و كركره‌ها، سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی ارائه می‌نمایند. در اینجا نرخ انتقال سیگنال‌های اطلاعات 1200 می‌باشد. این بستر جایگزین بسیار مناسبی برای مكانهایی است كه امكان استفاده از سیم‌های زوجی وجود ندارد.
    4. Power Line PL132 : این توپولوژی از EHS برگرفته‌شده‌است كه امروزه توسط سازنده‌های كمتر استفاده می‌شود. در اینجا نرخ انتقال اطلاعات 2400bps می‌باشد. عملاً درحال حاضر محصولاتی برای این استاندارد وجود ندارد و احتمالاً در آینده كاملاً محو خواهد شد.
    5. Radio Frequency RF : كه هنوز در خانواده KNX یك تازه وارد حساب می‌شود. اگ��چه �!AFر حال حاضر تولید‌كنندگان كمی از این استاندارد استفاده می‌نمایند پش بینی می شوددر آینده نزدیك بسیاری از تولید‌كنندگان به این استاندارد روی خواهند آورد. KNX RF از امواج رادیویی با فركانس مركزی 868.30MHz با یك نوسان 50KHz برای مدوله كردن اطلاعات استفاده می‌نمایند. با نرخ اطلاعاتی 16384 تقریباً میزان فریم‌های انتقالی با TP1 برابر خواهند بود.
    6. Internet Protocol KNX net /IP : اخیراً به‌عنوان یكی از بستر‌های KNX معرفی شده و انتظار می‌رود در آینده ی KNX ، به یكی از مهمترین بستر‌های انتقال اطلاعات تبدیل شود. این امر افقها را به‌سوی سیستم‌های ارتباطی سطح بالا در ساختمان‌ها باز كرده و همزمان یك Gateway استاندارد را برای نصب KNX ایجاد می‌نماید.

    بنابراین KNX یك بازه گسترده از بستر‌های ارتباطی را در اختیاز قرار می‌دهد . با این وجود TP1 به‌عنوان مهمترین بستر ارتباطی خانواده KNX مطرح می‌باشد. KNX RF یك انتخاب مناسب برای پاسخ به تقاضاهای ارتباطی بدون سیم در سیستم‌های اتوماسیون ساختمان می‌باشد. و PL110 همچنان می‌تواند به‌عنوان یك راه‌حل به‌خصوص برای ساختمان‌های بازسازی شده‌باشد. پل ارتباطی برای ارتباطات نیازمند به پهنای باند بالا مانند صدا، تصویر و سایر ارتباطات اینچنین از طریق KNX net/IP امكانپذیر می‌باشد.

    3)فیلدباس Fieldbus


    در یك سیستم متمركز ، همه حسگرها و تحریك كننده ها مستقیما ً به سیستم مونیتور مركزی متصل می شوند. در یك سیستم بزرگ كه تعداد ورودی و خروجی ها به هزاران می رسد واین تعداد بسیار فراتر ظرفیت سخت افزار كامپیوتر است ، هر دوره اخذ اطلاعات از ورودی ها بیشتر از زمان محدود تعریف شده توسط سیستم طول خواهد كشید. سایر اشكالات سیستم متمركز عبارتند از : عدم انعطاف پذیری ، عدم استفاده از تكنیك های به روز (On-line) و تكنولوژی های جدید وهزینه نصب زیاد ومشكلات مربوط به توسعه سیستم . به همین دلائل سعی می شود كه وظایف در سیستم توزیع شوند . در سیستم توزیع شده تصمیم گیریها به صورت محلی صورت می گیرد و چندین نقطه كنترلی كه وجود دارد كه به طور مستقل از هم عمل می كنند اما به یكدیگر ارتباط دارند . در یك سیستم توزیع شده ، دستگاههای لایه پائینی هوشمند هستند و كاربر مطابق نیاز خودش قادر به برنامه ریزی این ابزار می باشد. این دستگاههای هوشمند باید قادر باشند از طریق شبكه با سایرین ارتباط برقرار كنند وبه ابزار ذخیره سازی اطلاعات دسترسی مستقیم داشته باشند.
    در سال 1980، شركت Honeywell برای نخستین بار ، امكان سوار كردن سیگنالهای دیجیتال روی حلقه جریان 4 تا 20 میلی آمپر را برای برخی از Field device های تولیدی خود فراهم كرد. این سرآغاز ایده ساختن فیلد باس شد. هر Field device برای ارتباطش از قواعد خاص خودش پیروی می كند كه به سازنده اش بستگی دارد. اداره چنین دستگاههایی روز به روز مشكل تر و پیچیده تر می شود. به منظور حل این مسأله ، از شبكه های كامپیوتری الهام گرفته شده است. در این روش یك یا چند خط سریال، همه Fild device را به هم وصل می كند.
    یك فیلد باس از دو جزء اصلی تشكیل می شود : Field device ها كه گره خوانده می شوند وبستری كه شبكه داده ای را تشكیل می دهد.
    به كمك فیلد باس می توان دستگاههای صنعتی سطح پایین نظیر حسگرها ، تحریك كننده ها، ابزار I/O و كنترل كننده ها مثل PLC و كامپیو ترها را به روشی ساده و یكسان به هم متصل نمود . با استفاده از ابزار اندازه گیری سنتی 4 تا 20 میلی آمپر، فقط ارسال مقادیر یك متغیر از طریق جفت سیم میسربود. به كمك تكنولوژی فیلدباس ، تبادل اطلاعات در فرم دیجیتالی و دو طرفه صورت می گیرد. بنابراین علاوه بر مقادیر متغیرها، می توان اطلاعات دیگری دیگری راجع به وضعیت Field device بدست آورد وعمل پیكربندی ابزار را نیز از طریق شبكه انجام داد . بدین ترتیب علاوه بر كنترل دستگاهها ، می توان آنها را اداره كرد. مثلا ً مطلع شد كه یك ترانسمیتر حرارتی آخرین بار چه موقع كالیبره شده است. به كمك این اطلاعات وبا استفاده از قدرت پردازشی Field device ، می توان عملیات كنترلی پیچیده تری را به صورت محلی انجام داد. فیلد باس علاوه بر امكان انتقال سیگنا لها بین ابزار دقیق و اتاق كنترل، امكان انتقال تغذیه مورد نیاز تجهیزات را تنها توسط یك جفت سیم میسر می سازد. این موضوع سبب كاهش هزینه های كابل كشی ، پانل های نگه دارنده كابل ، اتصالات ، كابینتهای مارشالینگ و مخارج نیروی انسانی در رابطه با نصب ، پیاده سازی و نگهداری می شود. همچنین نیاز به تعویض پانلها و قطعات دیگر به دلیل فرسودگی و خوردگی ، كاهش می یابد. سیستم انعطاف پذیر می شود و به راحتی می توان از تكنولوژیهای جدید استفاده كرد. هر گره را می توان به منظور سرویس و تعمیر از شبكه خارج كرد، بدون اینكه لطمه ای به عملكرد سایرین وارد شود. با استفاده از ابزار واسط مبدل سیگنالهای فشار(3 to 15 ps ) و جریان ( 4 تا 20 میلی آمپر ) به سیگنالهای فیلد باس ، امكان مدرنیزه كردن با تكنولوژی فیلد باس وحفظ قطعات سنتی میسر است. به كمك این ابزار واسط صرفه جویی های قابل ملاحظه ای در مدرنیزه كردن مجموعه حاصل می شود.

    گفتیم كه برای ساخت فیلد باس از شبكه های كامپیوتری محلی ایده گرفته شده است. اما تفاوتهایی هم بین این دو وجود دارد، از جمله اینكه نرخ انتقال اطلاعات چندان زیاد نیست لیكن داده ها باید در فواصل زمانی قابل پیش بینی ارسال شوند. هم چنین به منظور دستیابی به كارایی بالاتر تمام لایه های هفت گانه پروتكل OSI پیاده سازی نمی شوند بلكه تنها سه لایه از این پشته، یعنی لایه فیزیكی ، لایه data link ولایه كاربرد پیاده سازی می شوند. همانند شبكه های كامپیوتری ، چون چندین گره از یك بستر ارتباطی استفاده می كنند، تصادم ایجاد می شود ودر نتیجه زمان پاسخ افزایش می یابد. پروتكل های مختلفی برای اداره دسترسی به بستر ارتباطی و تصادم تعریف شده كه از میان آنها روشهای CSMA/CD و Token passing برای كاربردهای صنعتی مناسبترند. علاوه بر تعریف استاندارد بین المللی برای فیلد باس، سازندگان متعددی محصولاتی تهیه كرده اند كه معمولا با یكدیگر ساز گار نیستند از جمله : BACNet, FIP/WEIP, BitBUS, P-NET, ProfiBUS, LonWorks, CANbus Seriplex, MODBUS, Mester Fieldbus, Interbus, ISP, HART, DeviceNet
    در سال 1993 استاندارد بین المللی Foundation Fieldbus نتیجه تلاش مشترك ISP و WFIP تعریف شد هدف از تعریف استاندارد برای فیلد باس به شرح زیر است :
    1- ابزار آلات تولید شده توسط سازنده های مختلف مانند حالت ند، در عین حال از امكانات شبكه دیجیتال دو طرفه استفاده می شود.
    2- این شبكه ها باید قابل اتصال به سیستمهای اتوماسیون تولید وپردازش داده تجاری نظیر MAP و TOP باشند.

    Field device های امروزی را می توان به سه گروه تقسیم كرد:
    ورودی – خروجی های آنالوگ و دیجیتال
    دستگاه های تركیبی آنالوگ و دیجیتال
    ابزار كاملا دیجیتال

    دستگاه های نوع اول از طریق حلقه های جریان آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر به سیستم ورودی – خروجی متصل می شوند این اتصالات كاملا نقطه به نقطه هستند و هر دستگاه جدا گانه، به كنترل كننده های میزبان وصل می شود. گروه دوم قابل استفاده در سیستم های ارتباطی آنالوگ و دیجیتال هستند. به عنوان مثال در این سیستم ها داده ها یدیجیتالی روی سیگنالهای 4 تا 20 میلی آمپر آنالوگ سوار می شوند. سیگنال دیجیتال طوری ساخته می شود كه میانگین مقدار آن صفر باشد و خواندن مقادیر جریان آنالوگ را تحت تأثیر قرار ندهد. دستگاههای گروه سوم از طریق پورتهای RS232 و RS485 به هم وصل می شوند ونیاز به درایورهای نرم افزاری دارند. فیلد باس، پروتكل ارتباطی تمام دیجیتال با بازدهی بالاست كه جایگزین هر سه سیستم بالا می شود. سیستم های مبتنی بر فیلد باس تنها از محصولات فیلد باس استفاده نمی كنند بلكه تجهیزات قدیمی ورودی – خروجی انالوگ قابل اتصال به فیلد باس می باشند.
    4



ادامه مطلب


نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


( کل صفحات : 16 )    1   2   3   4   5   6   7   ...   
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
XML Parsing Error: unexpected parser state Location: jar:file:///C:/Program%20Files/Mozilla%20Firefox/omni.ja!/chrome/toolkit/content/global/netError.xhtml Line Number 308, Column 50: ابزار وب