بررسی سیستم های كنترل گسترده DCS

بررسی سیستم های كنترل گسترده DCS

معرفی سیستم PROCONTROL

معرفی سیستم PROCONTROL P

   سیستم PROCONTROL P ساخت شركت[1] ABB یكی از سیستم ها كنترل گسترده است كه برای كنترل نیروگاه ها استفاده می شود. در این سیستم با استفاده از حافظه در ریزپردازنده سعی شده است كه تا حد ممكن از نرم افزار به جای سخت افزار استفاده گردد. همچنین به جای استفاده از روش سیم كشی معمول از سیستم باس[2] استفاده شده است. باس حاوی تمامی سیگنال ها و اطلاعات كامل سیستم است. این سیستم به گونه ای طراحی شده است كه تمام وظایف كنترل ‏فرآیند و نمایش آن را انجام دهد. این وظایف عبارتند از:

تبدیلات سیگنالها[3]

انتقال اطلاعات

نظارت

كنترل دیجیتال

كنترل آنالوگ

حفاظت

مدیریت فرآیند

بهره برداری و مراقبت فرآیند

PROCONTROL P دارای یك شاهراه ارتباطی[4] است كه انتقال اطلاعات با این وسایل و اجزای كنترلی را برقرار می سازد.

انتقال اطلاعات به صورت  سریال و پیوسته برای كنترل سیستم از طریق یك شاهراه ارتباطی صورت می گیرد. این شاهراه غالباً دارای یك ساختار دو كاناله و به خاطر افزونگی است. ایستگاهها[5] به شاهراه ارتباطی متصل می شوند. از این ایتسگاه ها به منظور انجام اعمال تبدیل سیگنال ها و كنترل دیجیتال و آنالوگ استفاده می شود.

شكل 1- عملكرد اپراتور- نظارت- ثبت

كنترل و نظارت اپراتور بر فرآیند به وسیله دستگاه ارتباط با اپراتور[6] POS انجام می‌پذیرد. Pos برای این نمایش فرایند از تصویرهای رنگی و برای دریافت پیام از صفحه كلیدها و یا Mouse استفادهمی كند. به وسیله سیستم عیب یاب[7] CDS علاوه بر عیب یابی خودكار سیستم و تجهیزات، قابلیت مشاهده و دسترسی به تمامی اطلاعات سیستم فراهم گشته است.

    رابطهای استاندارد امكان ارتباط ببین Procontrol P و كامپیوتر و یا سایر سیستم های كنترل را برقرار می سازند. Procontrol P وظایف كنترل و حفاظت قسمت های مهم و حساس مثل كنترل و حفاظت توربین و یا حفاظت دیگ بخار را نیز به عهده می گیرد.

    سیستم ها و اجزاء منحصر به فرد و غیر متمركز با تركیب شدن با یكدیگر گروه های پردازشی جامع و كاملی را در سطوح مختلف سیستم كنترلی، به صورت سلسله مراتبی به وجود می آورند.

شكل 2- ساختار عملیاتی سیستم كنترل

یك مدول الكترونیك عمل كنترل یك یا چندمحرك وابسته به هم را انجام می دهد. این كار در سطح كنترل محرك صورت می گیرد. در سطح بالون كنترل محرك، چندین مدول كنترل  محرك كه مربوط به یك قسمت از فرآیند هستند، با استفاده از یك مدول در سطح كنترل گروهی، هدایت و هماهنگ می شوند.

    در سیستم های پیشرفته كنترل خودكار، كنترل تمام سیستم توسط یك واحد كنترل، از سطح واحد صورت می گیرد. به خاطر ساختار غیر متمركز و قابلیت پیشتیبانی، سیستم POS می تواند تمام نیازها برای دسترسی به سیستم را پاسخ دهد. سطح مدیریت، وظیفه مدیریت و نظارت روی چندین واحد مختلف، برای انجام عملیاتی معین (از قبیل بهینه كردن قیمت و …) را بر عهده دارد.

نیازها و ملزومات مختلف قابل دسترسی و یا پشتیبانی برای سیستم های نیروگاهی عبارتند از:

-         دسترسی سریع برای سیستم هایی كه تاثیر مستقیم بر روی تولید دارند.

-         دسترسی متوسط به قسمت هایی كه یك اشكال یا خطای كوتاه مدت در آنها باعث تاثیر بر روی تولید نشود.

-         امكان دسترسی به قسمت هایی كه تاثیرات اندكی روی تولید دارند.

نیازهای دسترسی در هر یك از موارد بالا به وسیله یك طراحی مناسب با ایجاد سیستم پشتیبانی صورت می گیرد.

خصوصیات این سیتسم در ضمیمه الف ارائه شده است.

سیتسم كنترل Procontrol P به طور خودكار اشكالات سیستم را نشان می دهد. مبدلها، اندازه گیرها، مدولها سیستم انتقال و كنترل كننده ها به طور كامل بررسی و كنترل می شوند. تمام مدولها دارای قابلیت خود عیب یابی هستند.

تجهیزات عیب یابی كاملا از وسایل و تجهیزات عملیاتی مستقل هستند. علائم هشدار دهنده، علاوه بر اینكه بر روی مدولهای مختلف مشخص هستند، همراه با جزئیات در قسمت اطاق كنترل نیز نمایش داده می شوند. عملكرد خودكار تشخیص عیب برای تجهیزات كنترلی، عیب یابی سریع  كاهش زمان تعمیرات و در نتیجه، بالارفتن قابلیت اعتماد را در خواهد داشت.

2.دستگاه POS

این قسمت با بهره گیری از واحد نمایش رنگی ویدیوئی VDU[8] و صفحه كلید ها، Mouse امكان نمایش و زمان در تنظیم و هدایت فرآیند را مهیا می سازد. سیستم ارتباط با اپراتور طراحی شده برای اتاق كنترل، pos 20 و یا pos 25 است، كه هر كدام دارای خصوصیاتی می باشند. Pos 20 نسخه قدیمی تر این سیستم است كه بر مبنای كامپیوترهای VAX كار می كند و از نظر عملیاتی از pos 25 (كه جدیدتر است) ضعیفتر می باشد. Pos 25 براساس كامپیوتر های شخصی كار می كند. این كامپیوتر ها باید دارای قابلیت هایی همچون حافظه زیاد و پردازشگر قوی باشند. در هر حال، هر دو سیستم با توجه به تفاوت هایی كه دارند قابلیت ارتباط وسیعی را مابین اپراتور و فرایند فراهم می كنند.

مشتركات این دو سیستم در اینجا بحث می شود و خصوصیات آنها در ضمایم ب و ج در آخر گزارش ارائه شده است.

    با توجه به خصوصیات سیستم سلسله مراتبی،در اتاق فرمان نیز برای نمایش اطلاعات از این روش استفاده شده است. دستگاه pos دارای ساختار غیر متمركز است كه در شكل 3 نشان داده شده است.

شكل 3- ساختار غیر متمركز Pos 

دستگاه pos برتری های زیر را نسبت به اتاق فرمان های معمولی دارد.

-    بنا به نیاز اپراتور، اطلاعات را روی صفحه تصویر، نمایش می دهد. نمایش اطلاعات در هر تصویر به اندازه كافی و لازم با درج جزئیات در هر زمان می باشد.

-    هماهنگی بهتر با ساختار غیر متمركز برای هدایت فرایند، نسبت به كنترل فرایند از اتاق فرمان های معمولی با حجم اطلاعات زیاد احتیاج به فضای كمتری دارد.

-         قابلیت تطبیق ساده و انعطاف پذیر نسبت به وظایف متغیر

-         قابل برنامه ریزی

-         نمایش با كیفیت عالی

-         نگاهداری ساده

-         قابل توسعه (سادگی)

 مشخصه ویژه دستگاه POS امكان نمایش گرافیكی و چند جانبه در سطوح مختلف است. این نمایش ها عبارتند از:

1-   نمایش كل فرایند: نمایش بخش های مختلف فرایند و اعلام اشكالات آنها

2-   نمایش ناحیه: نمایش جامع گروه های عملیاتی بخشی از فرایند (ناحیه) و اعلام اشكالات انها

3-   نمایش گروه: نمایش جامع عملیات حلقه های كنترل یك گروه مشخص یا مقادیر اندازه گیری شده

4-   نمایش حلقه: مسیر كامل عملیات یك حلقه كنترل و مقادیر اندازه گیری شده را نمایش می دهد.

5-   تصور Mimic: نمایش عمومی و شبیه سازی شده فرایند و نمایش اطلاعات جاری فرایند

6-  نمایش منحنی: نمایش كمیت ها نسبت به زمان «امكان ثبت و نمایش 6 محنی روی صفحه تصویر با دقت و درجه بالای گرافیكی وجود دارد.»

7-   تصویر مشخصه[9]: نمایش منحنی مشخصه د رمحورهای X – Y كه نشان دهنده نقاط كار جاری اجزا مهم فرایند

8-   نمایش نمودار[10]: نمایش گروهی از كمیت ها، (مثل درجه حرارت) كه دارای یك واحد یكسان می باشند.

9-  نمایش اخطار یا هشدار: تمام اشكالات و هشدارهای سیستم نمایش داده می شود و در صورت بروز اشكال با فشردن یك كلید بدون توجه به هر سطح می توان به نمایش هشدار رجوع كرد.

یكی از قابلیت های پیشرفته این سیتسم استفاده از چند VDU برای نمایش اطلاعات فرایند و صفحه كلیدهایشان برای انتخاب نوع تصویر می باشد. این وسایل می توانند باكامپیوترهای موجود در شبكه ارتباط داشته باشند. كامپیوترها به یك باس مركزی متصل هستند و از طریق اطلاعات كل فرایند رامنتقل می كند. یك قابلیت مهم  دیگر این سیستم طراحی اتاق كنترل بدون در نظر گرفتن اندازه كل فرایند است. این مسئله در جایی اهمیت خود را نشان می دهدكه فرایند به تدریج و به مرور زمان تكمیل گردد. چرا كه مقدار اطلاعات كه نمایش داده می شود، فقط به تعداد كامپیوترهای غیر متمركز كه مورد استفاده قرار می گیرند، بستگی دارد. بنابراین احتیاج به تغییر سیستم نداریم. برای هر كدام از كامپیوترهای موجود می توان یك كامپیوتر به عنوان افزونه در نظر گرفت تا قابلیت اطمینان افزایش یابد.

اجزا سخت افزار سیستم POS عبارتند از:

        · رابط برای اتصال به شاهراه ارتباطی دوگانه (دوبل)

        · سرویس دهنده[11] و وسایل جانبی (چاپگر، صفحه كلید، كامپیوتر و ….)

        · شبكه استفاده شده در این سیستم Ethernet می باشد. این شبكه معمولا دارای افزونگی است.

به وسیله شبكه LAN چندین واحد پردازشگر با صفحه كلیدها، چاپگرها، و … می توانند با هم در ارتباط باشند. ارتباط با شاهراه ارتباطی دوگانه به وسیله مدولهای رابط كه هوشمند هستند انجام می گیرد. بدین وسیله انتقال اطلاعات در مسیر سیستم كنترل به pos و بالعكس، از مسیر pos به سیستم كنترل جریان می یابد. واحد پردازنده مركزی یك كامپیوتر پر قدرت 32 پیتی با حافظه زیاد است.

«فهرست مطالب»

فصل اول

[1]- ASEA BROWN BOVERT

[2]- BUS

[3]- Signal condilioning

[4]- Remote BUS

[5]- Stations

[6] - Process operator station

[7] - Control Dignosis system

[8] - Video Diplay Unit

[9]- charactristic

[10]- Profile

[11]- Server