دانلود پایان نامه
کنترل زاویه آتش تریستورها به وسیله بردهای الکترونیک کنترل زاویه آتش انجام می شود .ابتدا یک سیگنال کنترلی آنالوگ به برد کنترل زاویه آتش اعمال می گردد و سپس بر اساس سیگنال آنالوگ ورودی زاویه آتش معین و به تریستور ها اعمال می گردد.در شکل شماره 4-3 یک سیستم کنترل توان تریستوری نمایش داده شده است .
شکل 4-3-سیستم کنترل توان SCR با ورودی آنالوگ
4-4- طراحی فرآیند مدیریت مصرف انرژی کوره های الکتریکی
4-4-1-تعیین پارامترهای مورد نیاز جهت اندازه گیری و کنترل
قبل از پیاده سازی فرآیند مدیریت مصرف انرژی در سیستم های SCADA از با توجه به پارامترهای مورد نیاز در فرآیند سیستم باید طراحی شود در مورد نمونه تحت آزمایش ما که یک کوره الکتریکی است در ابتدا باید مشخص گردد که در این دستگاه چه فرآیندی انجام میشود در یک کوره الکتریکی با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی گرمایشی وگرم کردن اتمسفر کوره و اعمال آن به قطعه ای به جرم M که در داخل آن قرار دارد دمای قطعه از یک دمای مشخص TO به دمایی که در فرآیند حرارتی تعریف شده است یعنی T1 می رسد . با توجه به ضریب هدایت حرارتی دیواره کوره همیشه مقداری از انرژی گرمایشی تولید شده از دیواره ها به هدر می شود و صرف گرم کردن قطعه نمی شود.مقدار اتلاف انرژی از بدنه کوره علاوه بر ضریب هدایت حرارتی و دمای داخل کوره به دمای محیطی که کوره در آن است نیز بستگی دارد .با توجه به این موارد در طراحی یک فرآیند مدیریت مصرف انرژی در کوره الکتریکی باید پارامترهای دمایی زیر اندازه گیری و به سیستم SCADA انتقال یابد .
دمای اتمسفر داخلی کوره
دمای قطعه ای که فرآیند گرمایشی بر روی آن صورت می گیرد .
دمای بدنه بیرونی کوره
دمای محیطی که کوره در آن قرار دارد .
با توجه به اینکه نیاز است یک اندازه گیری دقیق از موارد فوق بدست آید در فرآیند آزمایشی از حسگر دمای اهمی PT100 استفاده شده است به وسیله این حسگر در بازه دمای 600-0 درجه سانتی گراد مقدار دما با دقت 1/ . درجه سانتی گراد اندازه گیری می شود.
جهت تحلیل مصرف انرژی پارامتر های مربوط به انرژی مصرفی باید ثبت شود.پارامترهایی مانند ولتاژ و شدت جریان و توان لحظه ای و انرژی مصرفی کلی در این فرآیند اندازه گیری می شود و با توجه به این پارامترها مشخص می گردد که چه مقدار انرژی الکتریکی برای انجام فرآیند گرمایشی مورد نظر مصرف می شود.اندازه گیری و ارسال اطلاعات مربوط به مصرف انرژی توسط آنالایزر انرژی انجام می شود و اطلاعات مربوط به آن به نرم افزار SCADA انتقال پیدا می کند.
برای اجرای فرآیند گرمایشی باید یک سیستم کنترلی در نظر گرفته شود این سیستم کنترل می تواند به صورت مستقل و یا در داخل نرم افزار SCADA طراحی شود.طراحی یک کنترلر در نرم افزار SCADA با توجه به در دسترس بودن اطلاعات کلیه پارامترهای موثر در مصرف انرژی این مزیت را دارد که با توجه به شرایط فرآیند و مقادیر پارامترها می توان روشهای کنترلی دقیق تری را طراحی نمود.با توجه به اهمیت این موضوع در فرآیند آزمایشی روش های کنترلی تماما در نرم افزار SCADA پیاده سازی می شود.جهت ارسال فرامین کنترلی به یک RTU نیاز داریم فرامین کنترلی را به سیستم انتقال دهیم برای این منظور در فرآیند گرمایشی از مبدل های دیجیتال به آنالوگ استفاده می شود .با توجه به درصد خروجی سیستم که توسط سیستم SCADA محاسبه می شود یک ولتاژ آنالوگ 0-10 ولت به تجهیزات کنترل توان SCR ارسال می شود و این تجهیزات با توجه به سیگنال آنالوگ ورودی مقدار توان را بر اساس تغییر زاویه آتش کنترل می نمایند.
4-4-2- انتخاب RTU ها جهت فرآیند مدیریت مصرف انرژی
قبل از پیاده سازی یک پروژه مدیریت مصرف انرژی در سیستم های SCADA باید RTU های مناسب جهت فرآیند انتخاب گردد در اولین قدم پارامترهایی که جهت تحلیل مورد نیاز است انتخاب می شود به عنوان مثال در فرآیند ی که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است پارامترهای دما و شدت جریان و ولتاژ و توان و انرژی مصرفی جهت تحلیل مورد نیاز است و همچنین جهت اعمال فرآیند های کنترلی از RTU هایی که امکان ارسال فرمان به سیستم کنترل را دارند استفاده می شود در فرآیند مورد آزمایش از تجهیزات زیر استفاده شده است :
جدول 4-1-RTU های استفاده شده جهت انجام فرآیند آزمایشی
نکته بسیار مهم در انتخاب RTU دقت مورد نیاز برای اندازه گیری و کنترل پارامترهای مرتبط با فرآیند است که با توجه به آن باید تجهیزات متناسب انتخاب گردد.بعضی مواقع جهت اعمال فرامین کنترلی به فرآیند از تجهیزات جانبی دیگری استفاده می شود.به طور مثال در مورد فرآیند مورد آزمایش از یک سیستم کنترل توان SCR که با توجه به سیگنال آنالوگ در یافتی از مبدل دیجیتال به آنالوگ DAC زاویه آتش تریستور را تغییر می دهد استفاده شده است .تجهیزات جنبی در فرآیند مدیریت مصرف انرژی مستقیما به سیستم کنترل مرکزی SCADA متصل نیستند ولی با استفاده از RTU ها می توان بر عملکرد آنها کنترل داشت.
4-4-3- ارتباط نرم افزار SCADA با RTU ها
همانطور که قبلا به آن اشاره شد یکی از اجزاء سیستم های SCADA RTU ها هستند که اطلاعات محیطی را اندازه گیری و به سر ور مرکزی جهت پردازش انتقال می دهند .ارتباط RTU ها با سرور مرکزی SCADA به روش های مختلفی انجام می شود :
ارتباط از طریق درگاه سریال با استاندارد های RS232 و یا RS485 اکثر RTU ها از این دو استاندارد پشتیبانی می نمایند در استاندارد RS232 RTU ها مستقیما از طریق پورت COM به سرور مرکزی متصل می شوند و اطلاعات را انتقال می دهند محدودیت پورت RS232 در این است که در هر زمان تنها یکRTU می تواند از طریق یک پورت COM به کامپیوتر وصل باشد و حداکثر فاصله در این نوع پروتکل ارتباطی 10 متر می باشد با توجه به این محدودیت ها استاندارد ارتباطی دیگری به نام RS485 معرفی گردید در استاندارد RS485 حد اکثر تا 32 دستگاه RTU می تواند از طریق پورت COM به سرور مرکزی متصل باشد و فاصله سیمی RTU ها تا سرور مرکزی می تواند تا 2/1 کیلومتر باشد .این نوع پروتکل ارتباطی بر ای اجرا در تعداد زیادی از کارخانه ها مناسب است.معمولا برای ارتباط RTU ها با کامپیوتر سرور مرکزی از مبدل های RS232/485 استفاده می شود .ولی بعضی از کامپیوتر های صنعتی دارای درگاه ارتباطی RS485 هم هستند و نیازی به استفاده از این مبدل نیست .
شکل 4-4-نحوه ارتباط RTU ها با سرور مرکزی در استاندارد RS 485 [40]
4-4-4-پروتکل های ارتباطی
جهت ارتباط RTU ها با نرم افزار SCADA از پروتکل های ارتباطی مختلفی استفاده می شود که از بین آنها می توان به پروتکل ASCII و Modbus RTU و Modbus TCP/IP اشاره نمود در ارتباط با استاندارد RS485 از طریق پورت سریال امکان ارتباط تا 32 دستگاه وجود دارد که در شبکه RS 485 هر کدام از دستگاه ها دارای آدرس مختص به خود هستند که در RTU از قبل تنظیم می شود .علاوه بر آدرس دستگاه سایر پارامترها در یک دستگاه RTU دارای یک آدرس در حافظه داخلی دستگاه هستند که عمل خواندن و یا نوشتن پارامترها در دستگاه با توجه به این آدرس صورت می گیرد در ادامه نحوه انتقال اطلاعات در پروتکل های عنوان شده مورد بررسی قرار می گیرد .