اتوماسیون صنعتی, صنعت هوشمند, کنترل

معرفی معماری سامانه‌های كنترل DCS مطرح دنيا – بخش 3

اتوماسیون صنعتی , DCS , PLC , FCS , سامانه AS620

معرفی معماری سامانه‌ های كنترل DCS مطرح دنيا

 

بخش سوم

4- سامانه اتوماسیون AS620

• مرور اجمالی

مجموعه سامانه AS620، قسمتی از سامانه كنترل TXP می‌باشد، كه برای اتوماسیون فرآیندهایی نظیر كنترل سطح ایمنی، حفاظت و كنترل حلقه بسته با سرعت بالا در یك نیروگاه استفاده می‌شود.

این سامانه كه واسط سامانه‌های دیگر به فرآیند می‌باشد، مقادیر آنالوگ و دیجیتال اندازه‌گیری شده از متغیر‌های فرآیند را از ترنسمیتر‌های نصب شده در سطح فیلد دریافت و بسته به کاربرد مورد نظر، این اطلاعات را توسط الگوریتم‌ های کنترل حلقه باز یا بسته پردازش و در نهایت مقادیر متغیر‌های دستکاری و تصحیح شده و همچنین فرامین را به عناصر کنترل نهایی فرآیند نظیر موتورها، شیرها و غیره ارسال می‌كند. به عبارت دیگر این سامانه به عنوان رابط بین فرآیند و دیگر سامانه‌های TXP فرامین صادر شده از سامانه OM650 را به فرآیند انتقال داده و اطلاعات مورد نیاز سامانه‌های OM650 ،ES680 و DS670 را از فرآیند دریافت نموده و به آنها منتقل می‌نماید.

سامانه‌ حفاظت بکار رفته در سامانه‌ اتوماسیون به صورت خودکار وظیفه انجام اقدامات حفاظتی را در مواقع بروز خطا در نیروگاه را بر عهده دارد. این اقدامات به منظور جلوگیری از مخاطرات، حفاظت از پلنت و بازگرداندن پلنت به وضعیت امن می‌باشد

• ساختار

سامانه AS620 برای برآورده نمودن تمام نیاز‌های یك نیروگاه از سه زیر سامانه تشكیل شده است:

  • AS620 B :Basic Automation System
  • AS620 F :Fail-Safe Automation System
  • AS620 T :Turbine Automation System
اتوماسیون صنعتی , DCS , PLC , FCS

شكل 3- سامانه‌ اتوماسیون AS620


 

شکل 3- ساختار AS620 را نشان می دهد. بخش سمت راست این شكل، كوپل یا اتصال این سامانه به یك سامانه كنترل – ابزاردقیق مبتنی بر SIMATIC S5/S7 را نشان می دهد. این فناوری غالباً به صورت یك سامانه كنترل – ابزاردقیق «جعبه سیا» در واحدهای فرعی نیروگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با استفاده از از یك گذرگاه در كوپل كردن چند سامانه به همدیگر، سامانه فرعی كنترل – ابزاردقیق که لزوماً جزء مؤلفه‌های سامانه كنترل اصلی نمی‌باشد، می‌تواند با سامانه کنترل فرآیند اصلی یکپارچه گردد.

استفاده از سامانه‌های استاندارد نظیر SIMATIC و SIMADYN به عنوان بستر سخت‌افزاری سامانه AS620، یک سامانه‌ باز را برای نوآوری در آینده ارایه می‌دهد.

1-4- زیرسامانه AS620-B

• كاربرد

زیرسامانه AS620-B بخشی از سامانه كنترل TXP می‌باشد كه به طور كلی برای وظایف عمومی اتوماسیون منظور شده است. این وظایف از كنترل حلقه باز ساده برای دستگاه‌های جانبی گرفته تا كنترل واحد‌های پیچیده را شامل می‌‌شود. علاوه ‌بر پیكربندی متمركز مرسوم در اتاق كنترل، این سامانه می‌تواند از طریق PROFIBUS در سرتاسر پلنت توزیع شود. به طوری كه طیف وسیعی از دستگاه‌های هوشمند برای حسگرها، ایستگاه‌های كاری در فیلد، مراکز کنترل موتور، محرک‌ها و راه اندازهای سرعت متغیر می‌تواند به PROFIBUS-DP متصل گردد.

• ساختار

هسته اصلی سامانه AS620-B پردازنده اتوماسیون AP می‌باشد. سخت افزار AP مبتنی بر کنترل کننده SIMATIC است. كه برای انجام توابع اتوماسیون از قبیل کنترل حلقه باز، كنترل حلقه بسته و حفاظت گسترده، می‌باشد. این پردازنده‌ها برای ارتباط با حسگر‌ها و محرك‌های فرآیند از دو نوع ماژول‌در پیاده‌سازی ساختار متمرکز یا توزیع شده استفاده می‌كنند. یكی ماژول‌های تابع (FUM) برای ساختار متمرکز و دیگری ماژول‌های سیگنال (SIM) برای ساختار توزیع شده.

در یک ساختار متمرکز، ماژول تابع در رك‌های واقع شده در تابلوی كنترل یا كابینت اتاق كنترل نصب می‌گردد. به طوری كه ماژول‌های تابع از طریق گذرگاه كابینت به پردازنده AP متصل می‌گردند.

اتوماسیون صنعتی , DCS , PLC , FCS

شكل 4- ساختار سامانه اتوماسیون AS620B برای وظایف پایه عمومی


 

در ساختار‌های توزیع شده نیز ماژول‌ های سیم در پانل‌های I/O كه در مجاورت مستقیم عملگرها و حسگرهای فیلد واقع می‌شوند، نصب و سازماندهی می‌گردند. گذرگاه PROFIBUS سیگنال‌های I/O را به همدیگر و پردازنده AP ارسال می‌كند.

به طور خلاصه مطابق شكل 4 این سامانه شامل دو مؤلفه اصلی زیر می‌باشد:

1. پردازنده اتوماسیون: پردازش تمامی عملیات مربوط به این سامانه را به عهده دارد.

2. ماژول‌ های كنترل: این ماژول‌ها از طریق حسگرها و عمل‌گر‌ها با فرآیند ارتباط بر قرار می‌كنند و به دو صورت كارت‌ ماژول هستند.

– FUM-B

در ساختار متمرکز، ماژول‌ های تابع برای اتصال حسگرها و محرک‌های فرآیند استفاده می‌شوند. این نوع ماژول وظایفی چون انجام كارهای محاسباتی بر روی حسگرهای مختلف و محرك‌ها را بر عهده داشته و نتیجه را به پردازنده‌های اتوماسیون AP ارسال می‌دارد.

اتوماسیون صنعتی , DCS , PLC , FCS

شكل 5- الف- كارت‌های FUM                    شكل 5- ب- ماژول‌های سیگنال SIM

– SIM-B

ماژول‌های سیگنال SIM سامانه‌ TXP را قادر می‌سازند تا در عمل یك ساختار سامانه كنترل توزیع شده (DCS) راه‌اندازی شود. ماژول‌های SIM‌ از طریق یك گذرگاه PROFIBUS به اجزای سامانه كنترل مرکزی (AP) متصل می‌‌گردند.

2-4- زیرسامانه AS620-F

• كاربرد

این سامانه تحت عنوان سامانه حفاظت، برای انجام وظایف و اقدامات حفاظتی ایمن از جمله حفاظت از ژنراتور و بویلر در مقابل عوامل خطرزا و همچنین عملیات كنترل حلقه‌ باز نظیر مدیریت مشعل تعبیه شده و می‌تواند در مواقع اضطراری توربین را از كار انداخته و از صدمات بعدی جلوگیری كند. به عبارت دیگر سامانه AS620F به عنوان یك سامانه ایمن در برابر خطا، به منظور حفاظت از توربین، وظایف کنترلی حساس و پرخطر مانند کنترل مشعل توربین یا بویلر را بر عهده دارد. بسته به نیاز‌ها و اندازه پانل، دو نسخه از سامانه AS620F در دسترس می‌باشد:

  •  DIN V 19 250 (05.94)
  •  VDE Standard 0116 “Electrical Equipment of Furnaces” (10.89) and VDE Standard 0801 (01.90) +A1(10.94)

پردازنده اتوماسیون AP در سامانه AS620F وظایف غلبه بر شرایط غیرایمنی را بر عهده داشته و واسطی برای كنترل فرآیند می‌باشد. تمامی توابع عملكردی مربوط به ایمنی در پردازنده APF با استفاده از ماژول های FUM و یا توسط ماژول‌های سیم در AG-F پیاده‌سازی می‌شود.

بسته به نوع حفاظت، بعضی از سیگنال‌ها مستقیم از محل پلنت به این سامانه وصل شده و بر روی آنها پردازش صورت می‌گیرد و در صورت تشخیص خطا در دستگاه، سامانه با قطع ولتاژ تغذیه محرك، دستگاه را در حالت اطمینان از مدار خارج می‌كند.

• ساختار

در این سامانه امكان پیاده‌سازی هر دو ساختار (متمركز و توزیع شده)، با استفاده از یك كنترل‌كننده تكی و یا تركیب تحمل‌ كننده خطا وجود دارد. كه شامل پردازنده اتوماسیون AP و APF (از نوع «ایمن در برابر خطا »)، ماژول‌های FUM-Fs (از نوع «ایمن در برابر خطا»)، کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی AG-F و AP از نوع «ایمن در برابر خطا» و ماژول‌های «ایمن در برابر خطا» SIM-Fs می‌باشند. از این رو تمامی قابلیت‌های «ایمن در برابر خطا»، «دسترسی بالا» و «افزونگی» را دارد.

 

اتوماسیون صنعتی , DCS , PLC , FCS

شكل 6- ارتباط بین ماژول كارت‌ها و پردازنده‌های اتوماسیون در سامانه اتوماسیون AS620-F

– FUM-F

ماژول تابع از نوع «ایمن در برابر خطا» می‌باشد كه با پردازنده اتوماسیون APF و ماژول‌های FUM-F مرتبط (ماژول‌های تابع از نوع «ایمن در برابر خطا») پیکربندی می‌گردد.

– SIM-F

این نوع ماژول توسط AG-F PLC پیکربندی و توسط PLCهای سری SIMATIC S5 یعنی S5-115F به كار گرفته می‌شود. در شکل 6 چگونگی ارتباط AP با كارت‌های FUM و SIM نمایش داده شده است.

3-4- زیرسامانه AS620-T

• كاربرد

زیرسامانه AS620-T برای کنترل حلقه بسته با پاسخ سریع، توربین‌های گاز، بخار و ژنراتورها منظور شده است به طوری كه مبتنی بر CPUهای SIMADIN و نرم‌افزار مهندسی خاص خود می‌باشد. به عبارت دیگر كنترل حلقه باز، وظایف و توابع حفاظتی مرتبط با توربین در سامانه AS 620 B و فناوری AS 620 F پیاده‌سازی می‌شود. به طور خلاصه مشخصات این سامانه عبارت است از:

• كنترل حلقه بسته سریع برای توربین‌ها

• استفاده از پردازنده قدرتمند SIMADYN برای اعمال کنترلی حلقه بسته سریع

• كنترل موقعیت ms6 در توربین‌های گاز یا بخار

• انجام فرم دهی سیگنال سریع (با وضوح زمانی ms 1)

• ساختار

این سامانه یك سامانه كنترل با چند پردازنده می‌باشد. سامانه مذكور مطابق شكل 7 شامل مؤلفه‌های زیر می‌باشد:

1. APT

2. AP

3. AddFEM Modules (FEM = front end module)

4. SIM-T

اتوماسیون صنعتی , DCS , PLC , FCS

شكل 7- سامانه كنترل AS620T و ارتباط آن با پردازنده‌های اتوماسیون و كارت ماژول‌ها


 

پردازنده APT مبتنی بر ماژول‌های پردازنده قدرتمند SIMADYN می‌باشد. واكنش بسیار سریع و زمان چرخه پویش این پردازنده اجازه پردازش سریع‌ترین حلقه‌های كنترل بسته را فراهم می‌كند.

در این سامانه كوپل سیگنال‌های AS به I/Oها توسط كارت‌های AddFEM از مجموعه محصولات SIMATICAdd7، صورت می‌گیرد. ارتباط ماژول‌های AddFEM با توجه به شرایط مورد نیاز در پاسخ سریع کنترل توربین، از طریق PROFIBUS DP پیاده سازی شده است.

تبادل داده‌ها با OM650 و یا سایر سامانه‌ها از طریق پردازنده AP صورت می‌گیرد. پردازنده APT نیز از طریق پردازنده ارتباطی به گذرگاه پلنت متصل می‌شود. ابزار‌های ارایه شده توسط سامانه‌ SIMADYN برای مهندسی APT استفاده می‌شود.

• افزونگی

به منظور ارایه حداکثر دسترسی، پردازنده APT همچنین می‌تواند به صورت ساختار دوكاناله افزونگی پیاده‌سازی شود (ساختار 1 از 2). این ساختار از دو کنترل‌کننده حلقه‌ بسته مشابه استفاده می‌كند که یکی از آنها به حالت Slave برده می‌شود. هر کنترل کننده با منبع تغذیه مستقل در رك مخصوص خود نصب می‌شود. دو کنترل کننده از طریق یك گذرگاه قدرتمند محلی به تبادل داده می‌پردازند (اتصال داده موازی).

ادامه دارد

بخش دوم

معرفی معماری سامانه‌ های كنترل DCS مطرح دنیا

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 0 میانگین: 0]

نوشته های مشابه

1 دیدگاه در “معرفی معماری سامانه‌های كنترل DCS مطرح دنيا – بخش 3

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *