تحقیق؛ اصول و نحوه طراحی یک سیستم کنترلی با استفاده از یک PLC

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 36

اصول و نحوه طراحی یک سیستم کنترلی با استفاده از یک PLC

اتوماسیون صنعتی

با توجه به پیشرفت بسیار سریع تکنولوژی و وجود رقابت‌های شدید در بین صنعتگران دو مقولة دقت و زمان در انجام کارهای تولیدی و خدماتی بسیار مهم و سرنوشت ساز شده است. دیگر سیستم‌های قدیمی جوابگوی نیازهای صنعت توسعه یافتة امروز نبوده و بکار بردن سیستمهایی که با دخالت مستقیم نیروی انسانی عمل می کنند، امری نامعقول می‌نمود. چرا که در این موارد دقت و سرعت عمل سیستم بسیار پایین و وابسته به نیروی کاربر است. بنابراین ماشین‌های هوشمند و نیمه‌هوشمند وارد بازار صنعت شدند. و بعد از مدتی آنچنان جای خود را پیدا کردند که علاوه بر زمینه‌های صنعتی در کارهای خدماتی نیز جایگاه ویژه‌ای یافتند. کنترل سیستم‌های بسیار پیچیده‌ای که قبلاً غیرممکن بود براحتی انجام می‌گرفت . مکانیزه کردن سیستم‌ها و ماشین آلات (اتوماسیون صنعتی ) مقوله بسیار مهم و پرطرفداری شده و نیاز به آن هر روز بیشتر و بیشتر مشهود می‌شود . اتوماسیون صنعتی در زمینه‌های بسیار گسترده‌ای کاربرد دارد از مکانیزه کردن یک ماشین بسیار سادة کنترل سطح گرفته تا مکانیزه نمودن چندین خط تولید و شبکه کردن آنها با هم . با نگاهی به محیط اطراف‌مان می‌توانیم نمونه‌های بسیار زیادی از کاربرد اتوماسیون ا را در اغلب زمینه‌ها پیدا کنیم.. در اتوماسیون واحدهای مسکونی جدید ، در شبکه‌های مخابراتی ، در سیستم‌های دفع فاضلاب ، سیستم توزیع برق ، کارخانجات مختلف و ...

در یک سیستم اتوماسیون شده کنترل پروسه توسط ماشین انجام می‌شود و در این سیستمها دخالت انسان به حداقل و در برخی موارد به صفر رسیده است. سیستم با گرفتن سیگنالهای ورودی از قطعاتی نظیر سنسورهای تشخیص فشار ، رنگ ، سطح مایعات ، قطعات فلزی ، سنسورهای دما ، میکرو سوییچ‌ها ، کلیدها و شستی‌ها ، واسط ‌های کاربر با ماشین و... وضعیت موجود را حس کرده و بررسی می‌کند و سپس در مورد عکس‌العمل ماشین تصمیم‌گیری کرده و فرمانهای لازمه را به قطعات خروجی که تحت کنترل ماشین هستند اعمال می‌کند. با توجه به مواردی که ذکر شد می‌توان ساختار یک سیستم اتوماسیون را بدین صورت لیست نمود:

قطعات ورودی شامل سنسورها ، سوییچ‌ها ، ...

قطعات خروجی مثل موتور ، پمپ ، شیربرقی ، نشانگرها ...

یک کنترلر داخلی با CPU برای پردازش داده‌ها و اجرای برنامة کنترلی سیستم و حافظه برای ذخیره نمودن برنامة کنترلی و اطلاعات دریافتی از قطعات ورودی

یک واسط بین کاربر و ماشین Human Machine Interface ( در مواردی که نیاز به انجام تنظیمات توسط کاربر داریم و یا می‌خواهیم یکسری اطلاعات و آلارم‌ها را به‌ اطلاع کاربر برسانیم .)

توجه داشته باشید با بالا بردن سرعت و دقت کنترلر مورد استفاده در سیستم اتوماسیون شده و انتخاب درست ٱن بر طبق کاربردی که از آن انتظار داریم می‌توانیم امکانات و قابلیت‌های سیستم را بالاتر ببریم . بعنوان مثال در یک سیستم سادة کنترل سطح مخزن سرعت پاسخ‌گویی سیستم در حد چند ثانیه هم برای این کار کافی خواهد بود. اما در سیستم‌های پیچیدة موقعیت‌یاب یا پردازش تصویر به سیستم‌های بسیار سریعتر و دقیقتر احتیاج داریم و سرعت پاسخگویی در حد میکرو ثانیه برای ما لازم است.

بعنوان مثال در مواردی که نیاز به کنترل در یک محیط نامساعد داریم و استفاده از نیروی انسانی بسیار مشکل و یا غیرممکن است چه‌کار باید کرد. در محیط‌هایی با شرایط آب و هوایی بسیار بد و با مناطق جغرافیایی صعب‌العبور و یا در محیط‌هایی که آلودگی صوتی و یا آلودگی‌های شدید تنفسی دارند ...

در این موارد ایمن‌ترین و با صرفه‌ترین گزینه اتوماسیون کردن سیستم‌ها و استفاده از ماشین‌ بجای انسان است. اجرای کامل سیکل کنترلی ، گرفتن گزارشات لازم در حین انجام عملیات کنترلی ، قابلیت تغییر سیکل کاری و تعریف نمودن پارامترهای کنترلی ، امکان انجام کنترل دستی در موارد اضطراری و....

حال به مثال دیگری می‌پردازیم. حساب کنید در یک سیستم بسیار سادة بسته‌بندی محصولات غذایی برای بسته‌بندی هزار کیلو شکر در بسته‌های یک کیلویی به چند نفر و چقدر زمان احتیاج داریم. چند نفر برای وزن کردن محصول ، چند نفر برای آماده‌سازی پکت ها ، چند نفر برای پرکردن پکت ها و بسته‌بندی آن ، زدن تاریخ مصرف و ... در این گونه سیستم‌ها مشکلات زیادی وجود دارد که به برخی از آنها در زیر اشاره شده است:

نقش PLC در اتوماسیون صنعتی

مقدمه

امروزه در بین کشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهکارهایی برای کنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد که مدیران و مسئولان صنایع در این کشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند که سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند. بیشتر این تجهیزات شامل سیستم‌های استوار بر کنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد که لازم باشد می‌توان PLCها را با هم شبکه کرده و با یک کامپیوتر مرکزی مدیریت نمود تا بتوان کار کنترل سیستم‌های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.

قابلیت‌هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودی‌ها (دیجیتال ، آنالوگ ، فرکانس بالا...) ، توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ... ) و همچنین امکانات اتصال به شبکه ، ابعاد بسیار کوچک ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم‌ها باعث شده که بتوان کنترل سیستم‌ها را در محدوده وسیعی انجام داد.

مفهوم کنترلرهای قابل برنامه‌ریزی PLC

در سیستم‌های اتوماسیون وظیفه اصلی کنترل بر عهده PLC است که با گرفتن اطلاعات از طریق ترمینالهای ورودی، وضعیت ماشین را حس کرده و نسبت به آن پاسخ مناسبی برای ماشین فراهم می‌کند. امکان تعریف مدهای مختلف برای ترمینالهای ورودی/خروجی یک PLC، این امکان را فراهم کرده تا بتوان PLC را مستقیما به المانهای دیگر وصل کرد. علاوه بر این PLC شامل یک واحد پردازشگر مرکزی( CPU) نیز هست، که برنامه کنترلی مورد نظر را اجرا می‌کند. این کنترلر آنقدر قدرتمند است که می‌تواند هزارها I/O را در مدهای مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزارها تایمر/ کانتر را کنترل نماید. همین امر باعث شده بتوان هر سیستمی، از سیستم کنترل ماشین‌هایی با چند I/O که کار ساده‌ای مثل تکرار یک سیکل کاری کوچک انجام می‌دهند گرفته تا سیستم‌های بسیار پیچیده تعیین موقعیت و مکان‌یابی را کنترل نمود. این سیستم می‌تواند بدون نیاز به سیم‌بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد کنترل و استفاده نماید.

زمان پاسخ‌گویی Scan Time

سیستم کنترلی و دسته بندی آنها

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

سیستم های کنترلی و دسته بندی آنها

15 : مقدمه

- یک سیستم ، یک مجموعه از پیشنهادات و اجزای متصل یا مرتبط است که به وسیله برخی از اشکال منظم متقابل یا غیر وابسته ، یک مجموعه کلی را تشکیل می دهد و وظایف خاصی را انجام می دهند . این سیستم یک بازده را تولید می کند تا نیروی مصرفی تان را در یافت کند . ترمومتر( دماسنج) و سیستم مرطوب کننده یک منبع توده ای را می توان همانند یک سیستم در نظر گرفت . یک دما سنج یک نیروی مصرفی معادل X= ( دمای هوا ) و یک بازده y=1 ( طول ستون جیوه در جای خود ) دارد . در سلسله ترتیبی منبع توده ای ، نیرو و موقعیت توده مصرفی و بازده سیستم به همین شیوه محاسبه می گردد . در چرخش تولید کننده الکتریسیته ، میزان نیروی مصرفی به صورت یک سرعت چرخشی از تغییر حرکت – اولیه خواهد بود و بازده آن ، تولید ولتاژ در بخشهای پایانی یا واحدهای نیروی الکتریسیته است . عبارت کنترل به معنای قاعده – دستور و فرمان است . سیستم کنترل را می توان به این صورت تعریف کرد : '' مجموعه ای از علایم و اجزای متصل یا مرتبط تر همانند یک دستور ، فرمان یا قاعده برای یک سیستم دیگر است '' در سیستم کنترل یکسری از راهنماییها جهت به کارگیری یک سیستم ثابت وجود دارد که می تواند مطابق با برنامه از پیش تنظیم شده تغییر کند .

- 1502 : نمونه هایی از سیستم های کنترلی .

در زیر برخی از نمونه های سیستم های کنترلی روشن شده است .

تصویر 1503 : سیستم روشن – خاموش الکتریکی

(i)یک سویچ الکتریکی که جریان الکتریسیته را در مدار کنترل می کند . علامت نیروی مصرفی به صورت دستور خاموش یا روشن است و علامت باز ها جریان یا عدم جریان الکتریسیته است .

- تصویر 1504 : سیستم حرارتی : کنترل تغذیه ای دستی

(ii) یک سیستم حرارتی در جای مناسب است که دمای آب داغ را در شرایط مطلوب ثابت نگه دارد . قبل اجرا می توان این وظیفه را با موفقیت انجام داد و الزامات متعاقب را باید به این صورت در نظر گرفت :

اجرا کننده باید بگوید که چه دمایی را برای آب نیاز دارد . این دما را نقطه تنظیم یا ارزش مورد نظر می نامند که نیروی مصرفی را در سیستم توزیع می کند .

اجرا کننده باید برخی از موارد مربوط به دما را تأمین کند ( اجزای محسوس جهت مشاهده میزان دما ) . به همین منظور دماسنج یک علامت را در کنار آب داغ نصب می کند و میزان دمای واقعی آب با آن نشان داده می شود . این دما ، یک بازده از سیستم است و کنترل کننده متغیر نامیده می شود . اجرا کننده با مشاهده دماسنج می تواند بفهمد که دمای آب چقدر است و آن را با اندازه دلخواه خود مقایسه کند . این تفاوت میان ارزش ( مقدار ) مورد نظر و میزان دمای واقعی را یک سیگنال اشتباه می گویند : e=r-c در جایی که r مربوط به نقطه تنظیمی یا بازده مرجع وc نشان دهنده میزان کنترل قابل تغییر می باشد .

اجرا کننده باید برخی از موارد متأثر از دما را تأمین کند ( اجزای کنترل کننده ) و باید دستورآن را برای انجام و رساندن دما به میزان مورد دلخواه و دستور مناسب آن را برنامه ریزی کند ( عملکرد کنترل ) .

علامت سیگنال اشتباه e نشان می دهد که آیا کنترل کننده دما خیلی بالا است یا خیلی پایین و این مسئله میزان عملکرد صحیح مورد نیاز را نشان می دهد که آیا کنترل مقدار آن را بازکرد یا بسته است .

میزان اشتباه ، حجم عملکرد ضروری درست را نشان می دهد : زمانی که این میزان با یک دستور درست به حجم صحیح خود رسید ، آب به ارزش دمایی مطلوب خواهد رسید .

در اینجا اجرا کننده باید قادر باشد تا میزان سیگنال اشتباه به حداقل ممکن کاهش دهد و سیستم ایجاد شده برای آب را تغییر دهد . جریان این روند در طول مسیر توزیع می شود .

تصویر 1505 : سیستم تقسیم بندی شده خودکار

(iii) سیستم تقسیم بندی شده خودکار ( شتاب دهنده – کاربراتور – موتور ماشین ) یک سیگنال دستوری دارد که نیروی شتاب دهنده پدال و سرعت خودرو را کنترل دارد . تغییر مطلوب سرعت موتور می تواند از طریق کنترل میزان فشار دارد به پدال شتاب دهنده ، به دست آید .

تصویر 1506 : سیستم هدایت کننده اتومبیل

(iv ) سیستم هدایت خودرو در جایی که راننده نیاز به حفظ آن دارد ، از این طریق در مسیر ، ایجاد می شود . جهت اندازه گیری بازده ، مغز و دست ها در مقابل و خطای ایجاد شده میان نیروی مصرفی و سیگنال بازده ، عکس العمل نشان داده و طوری عمل می کنند که این میزان خطا یا اشتباه به صفر کاهش یابد .

تصویر 1307 : سیستم کنترل بیولوژیکی : شخص به سمت نقطه مورد نظر می رود .

(v) سیستم کنترل بیولوژیکی در جایی است که شخص به طرف نقطه نشان داده شده و به سمت هدف می رود . سیگنال دستور ، یک موقعیت مثبت از هدف است و بازده آن به دستور به سمت آن نقطه واقعی است . دیگر نمونه های شناخته شدن از سیستم کنترل عبارتند از : سرخ کن های الکتریکی – ژیگلاتور فشار آب – سطح آب تانک توالت – اطوهای الکتریکی – خنک کننده ها – اجاق های خانگی با کنترل دما .

- 1503 : طبقه بندی سیستم های کنترل

دو نوع اصلی از سیستم های کنترل وجود دارد : سیستم های بازکننده حلقه و بستن حلقه ( حلقه- باز ) ( حلقه – بسته )

150301 : سیستم های حلقه باز ( سیستم کنترل غیر مانیتوری )

ویژگی های اصلی سیستم باز کننده حلقه عبارتست از :

هیچ مقایسه ای میان ارزشهای واقعی و ارزشهای دلخواه قابل تغییر نمی توان انجام داد .

بررسی و میزان نیروی مصرفی ، یک شرایط اجرایی ثابت ( بازده ) وجود دارد که این بازده هیچ اثری را برروی عملکرد کنترل ندارد و عملکرد کنترل مستقل از بازده است .

سیستمهای کنترلی و سخت افزاری مرسوم

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 66 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

سیستمهای کنترلی و سخت افزاری مرسوم

در این فصل ما تجهیزات کنترلی، کارآیی کنترلر، تنظیم کنترلر و مفهوم طراحی سیستمهای کنترلی عمومی را مطالعه می کنیم. سؤالهای بوجود آمده شامل : چگونه می توانیم نوع شیر کنترلی مورد استفاده را انتخاب کنیم؟ چه نوع سنسورهای می توانیم مورد استفاده قرار دهیم؟ کدام مشکلها باعث ایجاد سیگنالهای خطا می شود انواع کنترلرها که باید برای یک کاربرد مورد نظر انتخاب کنیم؟ چگونه می توانیم یک کنترلر را تنظیم کنیم؟

ابتدا باید در بعضی از سخت افزارهای کنترلی جستجوی مختصری انجام دهیم که در سیستمهای کنترلی فرآیندی در حال حاضر مورد استفاده است. از قبیل ترانستیرها، شیرهای کنترلی، کنترلرها و غیره ...

پس ما در مورد کارآیی کنترلرهای مرسوم و تکنیکهای تجربی تنظیمی که در حال حاضر اجرا می شوند بحث می کنیم نهایتاً در مورد مفهوم بعضی از طراحی های مهم و اکتشافاتی که در مشخص کردن ساختار یک سیستم کنترل برای یک فرآیند مفید است صحبت می کنیم.

1 . 3 – ابزارهای کنترلی

بعضی از شناختها از سخت افزارها و نرم افزارهای کنترلی قبل از اینکه بتوانیم در مورد انتخاب و تنظیم آنها بحث کنیم مورد نیاز است ما در مورد جزئیات اینکه مکانیک سیستمهای متنوع چگونه عمل می کنند و همچنین دستگاههای پنوماتیک، هیدرولیک و الکترونیک محاسبه گری که ساخته شده اند کاری نداریم. این جزئیات nitty – gritty می تواند از ابزار دقیق و فروشنده های کامپیوترهای کنترل فرآیندی فراهم شود.

هیچکدام از جزئیات برنامه ریزی یک سیستم کنترل تداخلی در اربتاط با کار ما نمی باشد. هر فروشنده یک سری از جزئیات را ارائه می دهد. ما فقط به دانستن اساس کار آنها و چیزهای را که در نظر دارند انجام دهند، نیاز داریم. در ضمیمه B تصاویر قسمتهای از سخت افزارها داده شده است. یک تحول واقعی در سخت افزارهای ابزار دقیق در دهه های اخیر ایجاد شده است. در بیست سال قبل بیشترین سخت افزارهای کنترلی مکانیکی و پنتوماتیک بودند. از فشار هوای ابزار دقیق جهت راندن ابزار و سیگنالهای کنترل استفاده می کنیم. لوله کشی می بایست به عقب برمی گشت و میان تجهیزات فرآیندی و موقعیت مرکزی تحت عنوان اتاق کنترلی انجام می شد. اتاق کنترل جایی بود که همه کنترلها و ثبت کننده ها در آن نصب و سیگنالها روی ثبت کننده های کاغذی ثبت می شدند. امروزه بیشتر واحدهای جدید از میکرو پروسسور و سخت افزارهای DCS استفاده می کنند که حلقه های کنترلی را شبیه سازی می کنند.

اطلاعاتی که در آن CRT ها نمایش داده می شوند (CRT : لوله های اشعه کاتدی).

بیشتر سیگنالهای که منتقل می شوند هنوز به صورت آنالوگ الکتریکی از سیگنالهای معمولی در حال جریان می باشند. اما استفاده از شبکه ها و بزرگراههای داده های دیجیتالی در حال رشد هستند این سیستم ها قدرت محاسبه بیشتری را فراهم می کنند و به مدلهای ریاضی فرایندها اجازه می دهند به صورت همزمان اجراء شوند. (هنگامیکه فرآیندها در حال اجرا هستند).

با وجود این در سخت افزار مفهوم اصلی سیستم ساختار کنترلی و الگوریتم کنترلی (انواع کنترلرها) ثابت می مانند (مثل 30 سال گذشته) اما حال طراحی ساختارهای کنترلی آسان است ما فقط یک کامپیوتر را دوباره برنامه ریزی می کنیم اما وظیفه مهندس کنترل فرآیند تفاوتی نمی کند (وظیفه آن افزایش سطح یک سیستم کنترلی است که به ما کارآیی ثابت، خوب و پایدار بدهد). همانطور که در فصل یک بحث شد حلقه کنترلی پس خور اصلی شامل یک سنسور برای یافتن تغییرات فرآیند، یک ترانسمتر برای تبدیل سیگنال سنسور به یک سیگنال معادل می باشد. (یک سیگنال هوا – فشار در سیستم پنیوماتیک یا یک سیگنال جریان در سیستم های الکتریکی آنالوگ) یک کنترلر که سیگنالهای این فرآیند را با یک مقدار مقرر مقایسه می کند و تولید یک سیگنال خروجی مخصوص می کند، و یک المان کنترل نهایی با مهارت، متغیرها را بر اساس سیگنال خروجی کنترلر تغییر می دهد. معمولاً المان کنترل نهایی یک شیر کنترل است که توسط هوا کار می کند و باز و بسته می شود.

شکل 1 – 3

سنسور، ترانسمتر و شیر کنترل به صورت فیزیکی روی تجهیزات فرآیندی نصب شده اند و کنترلر معمولاً روی یک پنل یا در کامپیوتر در یک اتاق کنترل که از تجهیزات فرآیندی به روز است قرار دارند و همچنین سیستم هایی که دو موقعیت (سیگنال های جریان از ترانسیمترها به کنترلرها و از کنترلر به المان کنترل نهایی) را به هم وصل می کنند. سیستم های آنالوگ سیگنال های هوا فشار را در (psi 15-3) یا نسبت جریان بر ولتاژ را در (MA 20- 4 ، MA 50-10 یا 10 – 0 ولت مستقیم) را استفاده می کنند. آنها به وسیله تعمیر کننده های هوای ابزار دقیق تغذیه می شوند سیستم های پنیوماتیک یک سیگنال فشار – هوا ارسال می کنند. شیرها توسط فشار هوا تحریک می شوند. سیگنالهای جریان معمولاً به فشار هوا تبدیل میشوند.

یک () جریان به فشار ترانسفورماتوری است که برای تبدیل سیگنالهای MA 20-4 به فشارهای Psi 15 – 3 استفاده می شود. تحت شرایط غیر عادی یا در زمان شروع، اوپراتور واحد ممکن است وضعیت شیر کنترل را به جای دانستن موقعیت یا وضعیت کنترل بخور و تنظیم وضعیت شیر کنترل مطلوبش باشد. یک تغییر معمولاً روی یک پنل کنترل یا در سیستم کامپیوتر فراهم می شود. به عنوان طرح در شکل 2-3 .