پایان نامه بررسی کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر

پایان نامه بررسی کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر پایان نامه بررسی کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر در 310 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	شیمی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	886 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	310

پایان نامه بررسی کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر در 310 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

فصل اول                           

مقدمه‌ای بر علم کنترل و مفاهیم منطقی

1-1- خود کارسازی (اتوماسیون)

کنترل اتوماتیک

ورودی ها

خروجی‌ها

بخش پردازشگر یا بلوک کنترل

1-2- سیستم‌های دیجیتال و آنالوگ

کنترل آنالوگ  

کنترل دیجیتال

1-3- انواع فرآیندهای صنعتی

فرآیندهای پیوسته

فرآیندهای مرحله‌ای

تولید گام به گام

1-4- استراتژی کنترل

کنترل حلقه باز

کنترل پیش خور

کنترل حلقه بسته

1-5- کنترل کننده‌های پیوسته

1-6- سیستم‌های کنترل متداول

سیستم‌های رله‌ای

سیستم‌های الکترونیکی

حافظه

ریزپردازنده

1-7- کامپیوتر در کنترل

فصل 2                            

کنترل کننده‌های قابل برنامه‌ریزی (PLC)

2-1- مقدمه

2-2- نگاهی گذرا بر تاریخچه PLC

2-3- مقایسه PLC با سایر سیستم‌های کنترلی

2-4- سخت افزار PLC

واحد پردازش مرکزی (CPU)

حافظه

حجم حافظه

واحدهای ورودی و خروجی

واحدهای برنامه‌ریزی

2-5- انواع سیستم‌های PLC

PLC های کوچک

PLC های متوسط

PLC های بزرگ

فصل 3                                    

مقدمه‌ای بر زبان برنامه‌نویسی S5

3-1- اشکال مختلف نمایش برنامه

روش نمایش نردبانی

روش نمایش فلوچارتی

روش نمایش عبارتی

3-2- سیکل زمانی اجرای برنامه

3-3- برنامه‌نویسی سازمان یافته

بلوک‌های برنامه (PB)

بلوک‌های ترتیبی (SB)

بلوک‌های تابع ساز (FB)

بلوک‌های اطلاعاتی (DB)

بلوک‌های سازماندهی (OB)

3-4- عملوند های مورد استفاده در زبان S5

3-5- دستور العمل‌های زبان S5

دستور العمل‌های اصلی

دستور العمل‌های تکمیلی

دستور العمل‌های سیستم

3-6- خواندن صفر

3-7- کنتاکت در حالت عادی باز

3-8- کنتاکت در حالت عادی بسته

3-9- کاربرد پرانتز ها در برنامه نویسی به روش STL    

3-10- فلگ یا پرچم

3-11- بیت RLO

3-12- ست وری ست در فلگ‌ها و خروجی‌ها

3-13- دستور NOP 0

3-14- کانکتور

3-15- برنامه‌نویسی یک تشخیص دهندة لبه پالس

3-16- دستور پرش غیر شرطی

3-17- دستور پرش شرطی

3-18- دستور‌های بارگذاری و انتقال

دستور L

دستور T

3-19- موارد استفادة آکومولاتور

دستور جمع دو عدد

دستور تفریق

3-20- مقایسه کننده‌ها

3-21- شمارنده‌ها

3-22- تایمرها

تایمر پله‌ای (SP)

تایمر پله‌ای گسترده (SE)

تایمر با تأخیر روشن (SD)

تایمر با تأخیر خاموش (SF)

تایمر با تأخیر ماندگاری (SS)

دستورهای اعلام پایان برنامه

فصل 4                                        

روش برنامه نویسی

4-1- روش برنامه‌نویسی

4-2- بلوک‌های اطلاعاتی (DB)

4-3- بلوک‌های تابع ساز (FB)

4-4- دستورات تکمیلی

دستور AW

دستور OW

دستور XOW

دستور CFW

دستور CSW

دستور SLW

دستور SRW

دستور I

دستور D

دستور ADD

دستور JZ

دستور JN

دستور JP

دستور JM

فصل پنجم                                  

 شیوه‌های کنترل فرآیند

5-1- کنترل فرآیند

برنامه‌های ترکیبی

برنامه‌های ترتیبی

5-2- دستور DO

5-3- ارسال پیام‌های خطا بر روی صفحه نمایش

5-4- ساختار برنامه‌های ترتیبی

فصل ششم           

قابلیت های پیشرفته کنترل کننده‌های قابل برنامه‌ریزی

6-1- ماژول های ورودی/خروجی دیجیتال

6-2- ماژول‌های وظایف ویژه

محدودة وظایف ماژول‌ها

6-3- واحدهای ورودی/خروجی آنالوگ

تبدیل آنالوگ به دیجیتال

ورودی‌های A/D

برنامه‌ریزی ورودی های آنالوگ

نقاط توقف

کاربردهای آنالوگ به دیجیتال

6-4- ماژول‌های دیجیتالی به آنالوگ

نحوه عمل

کاربردها

اطلاعات مربوط به نقایص و وضعیت آنالوگ

6-5- ماژول‌های بهسازی سیگنال

6-6- توابع کنترل پیوسته

ماژول‌های PID

برنامه‌ریزی ماژول‌های PID

ماژول‌های کنترل – PID کاربردها

6-7- دیاگرام های گرافیکی و فرآیندنما

تأثیر بر روند اجرای فرآیند

برنامه‌ریزی نمودارهای فرآیند نمای پروسة

6-8- ورودی/خروجی راه در ارتباطات

فصل هفتم                               

ارتباطات PLC و خود کارسازی

7-1- ارتباطات PLCها

استفاده‌های معمول از پورت‌ها یا در گاه‌های ارتباطی PLC

ارتباطات سریال – RS232 و شاخه‌های مشتق شده از آن

الزامات ارتباطات استاندارد

فواصل انتقال

حلقه جریان 20MA

RS 422 – RS423

7-2- کنترل جریان داده

پروتکل برای انتقال

7-3- داده‌های ارسال شده از طریق خطوط ارتباطی PLC

7-4- ارتباطات بین چند PLC

7-5- شبکه‌های محلی

PLC ها و شبکه ها

7-6- کنترل توزیع شده

محدوده نیازها

پیکر بندی های شبکه ها

دسترسی و کنترل کانال

پروتکل ها

7-7- استانداردهای شبکه – ISO،. IEEE، MAP

ISO – اتصال داخلی سیستم‌های باز

GMMAP نگاهی به مشخصات

مقایسه با اینترنت

اجرای استاندارد MAP

MAP در ارتباطات سطح کارخانه‌ای و سیستم های باز

کارایی MAP

شبکه‌های انحصاری PLC

ماژول‌های واسطه شبکه

شبکه‌های محلی تطبیق پذیر

فصل هشتم                                        

   کاربرد PLC

8-1- کاربرد PLC ها در رباتیک

کاربرد PLC به عنوان یک کنترل کننده ربات

کنترل توالی محدود

انعطاف پذیری

کنترل‌های توالی و ترکیبی

فصل نهم                  

انتخاب، نصب و راه‌اندازی سیستم‌های PLC

9-1- روند طراحی برای سیستم‌های PLC

9-2- انتخاب یک کنترل کننده قابل برنامه‌ریزی

الزامات ورودی/خروجی

حافظه و الزامات برنامه‌ریزی

9-3- نصب

کنترل چیست؟

در زندگی روزمره، واژه کنترل بسیار بکار برده می‌شود و اصطلاحاتی نظیر کنترل رشد جمعیت، ترافیک و غیره در گفتگو‌های روزمره بسیار شنیده می‌شود. معمولاً کلمه کنترل وقتی به کار برده می‌شود که نوعی مهارکردن و تسلط بر یک پدیده مورد نظر باشد. علاقه انسان به تحت اختیار درآوردن و تسلط بر پدیده‌ها باعث پیدایش شاخه جدیدی از دانش‌ها به نام عمل کنترل گردیده است.

علم کنترل، علمی است که در مورد چگونگی تحت اختیار در آوردن و هدایت رفتار‌های پروسة ها (فرآیند یا پدیده‌ای که مایل به تحت اختیار در آوردن آن هستیم) صحبت می‌کند.

1-1- خودکارسازی (اتوماسیون)

یک سیستم کنترل که بدون دخالت عامل انسانی و خود به خود قادر به تنظیم خروجی باشد را سیستم کنترل خودکار یا اتوماتیک می‌گوییم. خط سیر و هدف همة صنایع به سمت افزایش تولید بیشتر می‌باشد و این خط سیر از میان خودکارسازی یا اتوماسیون فرآیند‌ها و ماشین آلات می گذرد. خودکار‌سازی ممکن است به دلیل افزایش کمیت محصول و یا بهبودی در کیفیت و دقت آن صورت بگیرد. اما به هر شکل، این روند همواره با جایگزینی برخی یا همة اعمال و ورودی‌های انسانی مورد نیاز جهت انجام و کنترل عملکرد‌های ویژه، همراه می‌باشد. بسیاری از کارخانه‌ها و کارگا‌ه‌ها به جای اینکه کارگران را عملاً و به طور فیزیکی با انجام وظایف درگیر کنند. از آنها جهت کنترل ماشین‌ها و تجهیزات استفاده می نمایند. این نوع از کنترل نیازمند کارگری است که نحوه عمل یک فرآیند بخصوص را می داند.

و نیز می داند که چه ورودی‌هایی نیاز است تا خروجی در سطح دلخواه باقی بماند.

اما به منظور تحقق خودکارسازی یک فرآیند، اپراتور‌ها و کارگران باید توسط شکلی از سیستم‌های خودکار جایگزین گردند. سیستم‌های خودکار قادرند فرآیند را بدون مداخله انسان یا با دخالت اندک کنترل کنند. این امر نیازمند سیستمی است که قادر باشد یک فرآیند را راه ‌اندازی کرده و آن را متوقف کند.

کنترل اتوماتیک

هر سیستم کنترل را به سه بخش اصلی می توان تقسیم کرد: ورودی، بخش پردازشگر و خروجی.

وظیفه بلوک پردازشگر یا کنترل‌گر، تهیه خروجی به شکل و اندازه دلخواه‌ از سیگنال‌های متفاوت ورودی می‌باشد.

روش‌های مختلفی برای اجرای توابع کنترلی جهت به دست آوردن خروجی‌های مشابه از ورودی های یکسان موجود می‌باشد که می توان از آن به عنوان بلوک کنترل استفاده کرد. همچنین در کنترل یک سیستم توسط یک اپراتور از نوع انسانی، اپراتور، هم‌ارز بلوک کنترل‌گر یا بخش پردازشگر است. زیرا این اپراتور است که می داند چه خروجی دلخواهی مورد نیاز است، بنابراین بطور بصری یا بوسیلة وسایل اندازه‌گیری در حال اندازه‌گیری و قرائت مداوم متغیر‌های مربوطه، یعنی ورودی‌ها می‌باشد و بسته به اطلاعات بدست آمده، عکس العمل لازمه را نشان خواهد داد و مقادیر پیش داده بلوک کنترل را تغییر خواهد داد تا خروجی دلخواه حاصل شود.

ورودی‌ها 

سیگنال‌های ورودی معمولاً توسط مبدل‌های (Transducer) مختلفی که کیفیت‌های فیزیکی را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کنند فراهم می‌شوند. این مبدل‌ها می‌توانند یک کلید فشاری ساده، ترموستات یا کشش سنج و غیره باشند همگی آنها اطلاعات مربوط به کمیت اندازه‌گیری شده را به بخش پردازشگر انتقال می دهند. بسته به نوع مبدل استفاده شده این اطلاعات می توانند به صورت دودویی (دیجیتال) یا پیوسته (آنالوگ) باشند که به عنوان کمیت ورودی ارائه می‌شوند.

خروجی‌ها

چنانچه قرار باشد که یک سیستم کنترل بر طریقة عملکرد یک فرآیند، دخالت و تسلط داشته باشد، بایستی قادر به تغییر عناصر کلیدی یا کمیت های مهم فرآیند باشد. این‌ کار با استفاده از المان‌های خروجی از قبیل پمپ‌ها، موتور‌ها، پیستون‌ها، رله‌ها و غیره تحقق می پذیرد. این المان‌ها، سیگنال‌های سیستم کنترل را به دیگر کمیت‌های مورد نیاز، تبدیل می‌کنند. به عنوان مثال، یک موتور، سیگنال‌های الکتریکی اخذ شده از سیستم کنترل را به حرکت دورانی تبدیل می‌کند. به بیان دیگر المان‌های خروجی نیز به گونه‌ای، نوعی از مبدل‌ها می باشند. همانند مبدل‌های ورودی، المان‌های خروجی نیز می توانند واحد‌های ساده دودویی و یا متغیر‌های پیوسته در حوزه تغییری بین حالت کاملاً خاموش تا کاملاً روشن (آنالوگ) باشند.

بخش پردازشگر یا بلوک کنترل

این بلوک مشابه با دانسته‌های اپراتور در مورد عملکرد سیستم است که به این دانسته‌ها، جهت تحت کنترل باقی‌ماندن یک فرآیند نیاز می‌باشد. اپراتور از این آگاهی و نیز مهارت خود استفاده می‌کند و با تلفیق کردن آن با اطلاعات بدست آمده از اندازه‌گیری ورودی، خروجی مطلوب را تولید می‌کند. در سیستم‌های کنترل اتوماتیک، طرح استفاده شده به عنوان بلوک کنترل این وظیفه را به عهده دارد و با توجه به اطلاعات اخذ شده از سیگنال ورودی، خروجی مطلوب را تهیه می‌کند. این طرح کنترلی به دو روش متفاوت قابل اجرا است: با استفاده از سیستم‌های کنترل غیر قابل تغییر توسط اپراتور و نیز با استفاده از کنترل کننده‌های قابل برنامه‌ریزی. در سیستم‌های غیر قابل تغییر توسط اپراتور وقتی که سیستم کنترل ساخته شد و عناصر آن به یکدیگر مرتبط شدند، دارای توابع و برنامة ثابتی خواهند شد که دیگر به وسیلة اپراتور امکان تغییر در آن وجود ندارد. اما در یک سیستم قابل برنامه‌ریزی، توابع و وظایف کنترلی، برنامه‌ریزی شده و در یک واحد حافظه ذخیره می‌شوند و اگر ضرورتی پیش آمد، می‌توانند بوسیلة برنامه‌ریزی مجدد تغییر داده شوند.

جدول زیر نمونه‌هایی از سیستم های کنترل ثابت و قابل برنامه‌ریزی را همراه با نوع کنترلی که توسط آن ها قابل اجرا است – دیجیتالی یا آنالوگ – به تصویر می کشد.

سیستم‌های ثابت	نوع	سیستم‌های قابل برنامه‌ریزی	نوع
رله ها	دیجیتال	کامپیوتر‌ها	دیجیتال/آنالوگ
منطق الکترونیک	دیجیتال	میکروکامپیوترها	دیجیتال/آنالوگ
منطق پنوماتیکی	دیجیتال	سیستم‌های C-P	دیجیتال/آنالوگ
منطق هیدرولیک	دیجیتال
الکترونیک آنالوگ	آنالوگ

1-2- سیستم‌های دیجیتال و آنالوگ

تغییرات بیشتر کمیت‌های طبیعی مانند دما، سرعت، مکان و غیره پیوسته و تدریجی بوده و در حوزه‌ای محدود از مقادیر متفاوت مربوط به کمیت قرار دارد. این‌گونه کمیت ها را کمیت‌های آنالوگ یا پیوسته می نامند. بسیاری از سنسور‌ها (سنسور یک نوعی آشکار ساز است که یک کمیت فیزیکی را به شکلی از سیگنال مثلاً صوتی، تصویری و … تبدیل میکند. بنابراین به نحوی می توان آن را یک مبدل هم خواند) سیگنال‌های آنالوگی را تولید می‌کنند که یا دامنه و یا فرکانس آن بسته به نوع سنسور و کمیت اندازه‌گیری شده، تغییر می‌کند. در سنسورها سیگنالها، دامنه تغییراتی در حدود V ۵-۰ دارند. برای سنسور‌های با فرکانس خروجی متغیر،محدوده فرکانس بستگی به شصتمین پریود (فرکانس برق شهر Hz ۶۰ فرض شده است) و بهسازی سیگنال دارد. از سوی دیگر وسایل زیادی نیز وجود دارند که سیگنال‌های دیجیتالی را تولید کرده و یا به این نوع سیگنال‌ها پاسخ می‌دهند. در این نوع سیگنال‌ها فقط دو حالت ممکن وجود دارد و این حالت بطرق مختلفی نامگذاری می‌شود:

Off	On
Closed	Open
NO	Yes
0V	+5V
	1
False	True

سیگنال‌های دو حالته را می توان با استفاده از سیستم اعداد دودویی نمایش داده به این ترتیب که یک سطح به مقدار ۱ و سطح دیگر به مقدار  نسبت داد. بنابراین در سیستم‌های دیجیتالی، سطح واقعی سـیگنال، بیشـتر برای نمایش منطقی بصورت ۱ یا  اهمیت دارد تا برای اندازه‌ کمیت دقیق سیگنال.

کنترل آنالوگ

سیستم کنترل آنالوگ به طور مستقیم از سیگنال‌های ورودی که از سنسور‌های اخذ می‌کند استفاده کرده و المان‌های خروجی یا محرک‌ها را از قبیل سوپاپ، پمپ‌ها، گرم کننده‌ها و غیره راه‌اندازی می‌نماید. این محرک‌ها خود می توانند المان‌های آنالوگ یا سوئیچی به صورت‌ دیجیتالی باشد.

 

نوع پردازشی که در سیستم کنترل بر روی سیگنال انجام می‌گیرد به خصوصیات و مقتضیات خود فرآیند بستگی دارد. بیشتر این پردازش‌ها به طور نمونه تقویت سیگنال‌ و بعضی از اعمال ریاضی، از قبیل مجموع‌گیری، انتگرالگیری و … می باشند که به منظور ایجاد تغییرات مورد نیاز جهت حصول خروجی مطلوب انجام می‌گیرد. کنترل کننده‌های آنالوگ شامل سیستم‌های الکترونیک آنالوگ، کامپیوترها و میکروکامپیوتر‌ها می باشند.

کنترل دیجیتال

از کنترل off/on به میزان زیادی در بیشتر کارخانجات استفاده می‌شود. بسیاری از ماشین‌ها و پروسه ها دارای واحد‌هایی هستند که خود بوسیلة تعداد بیشتری از عملکردهای ساده با گام‌های ترتیبی کنترل می‌شوند این واحد‌ها فقط می توانند در یک حالت از دو حالت ممکن، عملی را انجام دهند. نمونه‌های متعددی وجود دارد که در آنها سیگنال‌های ورودی به شکل غیرپیوسته یا دو حالته می باشند مثلاً به صورت پالس‌های اخذ شده از یک سوئیچ یا بیت‌های اطلاعاتی اخذ شده از یک صفحه کلید و غیره. دراین گونه موارد از فناوری سیستم کنترل دودویی استفاده می‌کنند. کنترل کننده‌های ترتیبی دودویی شامل روش‌های مبتنی بر رله‌ها سیستم‌های منطقی الکترونیکی هیدرولیکی، کامپیوتر‌ها، میکروکامپیوترها و کنترل کننده‌های قابل برنامه‌ریزی می باشند.