پایان نامه مانیتورینگ گسترده و هوشمند توربین بخار با استفاده از سیستم چند عامله براساس رویکردترکیب اطلاعات
چکیده:
در این پایان نامه، هدف، طراحی یک سیستم مونیتورینگ هوشمند برای تشخیص خطا بر روی سیستم توربین بخار می باشد. در ابتدا به ارائه توضیحات مختصری از توربین های بخار (انواع، قطعات، کارکرد و…) می پردازیم. در ادامه سیستم یک توربین بخار 440MW را در محیط شبیه سازی Matlab مدل نموده و رفتار حلقه بسته این سیستم را با طراحی یک کنترل پیش بین (GPC) مورد بررسی قرار می دهیم. سپس یک ساختار ANFIS برای شناسایی و تشخیص خطاهای رخ داده در سیستم طراحی می کنیم. در انتها، نتایج حاصل از طراحی این کنترلر و سیستم تشخیص خطا نشان داده شده است.
مقدمه:
بروز خطا در یک فرایند یکی از مهمترین مسائلی است که مهندسین کنترل با آن دست به گریبانند. برخی از نقص ها و عیوب بوجود آمده نه تنها از طریق کم کردن راندمان پروسه باعث زیان واحد صنعتی می شود بلکه می تواند در مواردی منجر به بروز فجایع بزرگ شود. به همین دلیل شناسایی زود هنگام این عیوب و سعی بر کنترل واحد صنعتی حتی در حضور آنها به منظور جلوگیری از قطعی کار فرایند یکی از مسائل مهم و به روز در زمینهی کنترل صنعتی به شمار می رود.
توربین بخار از واحدهای صنعتی مهم با عملکرد رفتاری پیچیده، غیرخطی و متغییر با زمان بوده که نقش بسیار کلیدی را در نیروگاههای حرارتی ایفا میکند . بروز عیب رفتاری موجب ایجاد اشکال در عملکرد عادی توربین بخار شده و چنانچه به موقع تشخیص و نسبت به رفع آن اقدامی صورت نگیرد منجر به توقف عملکرد و در نهایت ایجاد سوانح و حوادث تجهیزاتی و حتی جانی میشود. در این راستا شبکه هایی طراحی می شوند که بتوانند بستری را فراهم نمایند که الگوریتم های تشخیص خطا
بیشترین نرخ تشخیص درست را توسط آنها بدست آورند. روشهای ارائه شده نه تنها باید قابلیت تشخیص وقوع عیب در سیستم را دارا باشند بلکه باید بتوانند نوع خطا و مشخصات آنرا شناسایی نمایند.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف
شناسایی و تشخیص خطا در سیستمهای صنعتی یکی از مهمترین مسائلی است که مورد توجه طراحان مهندسی قرار دارد و دراین راستا سیستمهایی را طراحی میکنند که در صورت رخداد هرگونه اشکال در سیستم سریعاً این مشکل مونیتور شده و پس ازمشخص شدن منشاء آن نسبت به برطرف نمودن آن اقدامات لازم صورت پذیرد.
هدف اصلی ما در این پروژه بررسی عملکرد توربین بخار زمانیکه یک عیب در سیستم رخ داده باشد و طراحی یک سیستم تشخیص خطا میباشد. این عیب میتواند بر روی اندازه گیری سنسورهای فشار، دما و غیره که ورودیهای سیستم هستند و یا بر روی درصد باز – بسته بودن شیرهای کنترلی که خروجی سیستم هستند اتفاق بیفتد. همچنین تجهیزات اصلی توربین نیز میتوانند دچار مشکل شوند مانند گرفتگی در Extraction های توربین، خرابی درتجهیزات رطوبت گیر و غیره. در این راستا پس از مدلسازی توربین بخار و طراحی کنترلر پیش بین مناسب، یک ساختار ANFIS برای تشخیص 12 نوع عیبی که احتمال وقوع آن در توربین زیاد است پیشنهاد میکنیم.
2-1) پیشینه تحقیق
مدلسازی توربین بخار توسط جناب آقای دکتر علی چایبخش انجام شده بود. همچنین برای تشخیص خطا در سیستمهای صنعتی در مقالات مختلف ، از روشهای عصبی مانند پرسپترون چند لایه (MLP) و SOM استفاده شده است. البته بیشتر در این مقالات بر روی کلاس بندی خطاهای رخ داده در سیستمها بحث شده است.
3-1) روش کار و تحقیق
در ابتدا مدل شبیه سازی شده توربین بخار را در نظر میگیریم و خروجی این سیستم که همان توان مکانیکی میباشد را بدست میآوریم. در مرحله بعد یک کنترل پیش بین (GPC) برای این سیستم طراحی و رفتار حلقه بسته این سیستم را مشاهده میکنیم. در ابتدا Set Point سیستم را تغییر میدهیم و خروجی سیستم را مشاهده میکنیم. سپس سه نوع اغتشاش به این سیستم اعمال میکنیم و خروجی سیستم را (در یک نقطه کار مشخص) مشاهده میکنیم. در انتها، یک سیستم تشخیص خطا را به کمک ساختار ANFIS طراحی میکنیم و نتایج حاصل از شناسایی و تشخیص خطا را در توربین بخار مشاهده می کنیم.
پایان نامه طراحی و ساخت محیط نرم افزاری کنترل مانیتورینگ از طریق اینترنت
چکیده:
در حال حاضر، اکثر کارخانجات و واحدهای تولیدی در دنیا مجهز به سیستم های اتوماسیون صنعتی می باشند که این سیستم های اتوماسیون نیاز به ارتقاء نرم افزاری و سخت افزاری به منظور افزایش بهره وری واحد صنعتی دارند.
یکی از کاربردهای جذاب، جدید و پرکاربرد در صنعت اتوماسیون، کنترل و مانیتورینگ پارامترهای کنترلی فرآیند صنعتی از هر نقطه ای در دنیا و با استفاده از نرم افزار HMI بدون تغییر در سخت افزار سیستم کنترل می باشد. کنترل از راه دور می تواند از طریق تلفن، اینترنت، وب، ماهواره و یا حتی خطوط برق فشار قوی صورت گیرد.
در این پروژه، کنترل و مانیتورینگ از طریق وب برای سیستم اتوماسیون ساختمان با استفاده از Fatek PLC و زبان های برنامه نویسی Flash و SQL Server و ASP.net و #C طراحی و ساخته شده است.
نرم افزار Flash برای ایجاد محیط گرافیکی، SQL Server برای ایجاد بانک اطلاعاتی به منظور ذخیره و ثبت داده ها، #C به عنوان زبان برنامه نویسی و ASP.net به عنوان یک پلت فرم و چارچوب برنامه نویسی استفاده شده است.
ارتباط نرم افزار کنترل و مانیتورینگ با سخت افزار تهیه شده (Fatek PLC) نیز برقرار گردید. همچنین کنترل و مانیتورینگ از طریق خط تلفن به صورت شنیداری با استفاده از تلفن ثابت و همراه برای یک سیستم اتوماسیون خانگی طراحی و ساخته شده است که اطلاعات آن در قسمت ضمیمه آورده شده است.
مقدمه:
با توجه به اهمیت سیستم های کنترل و قرائت از راه دور، امروزه از روش های مختلفی برای این منظور استفاده می شود. علاوه بر روش کنترل و قرائت از طریق اینترنت، روش های دیگری نیز برای این منظور وجود دارد که در فصل دوم به آنها اشاره شده است. دستگاه THC برای پیاده سازی سیستم کنترل از طریق تلفن، طراحی و ساخته شده است که طریقه عملکرد، نقشه داخلی و نقشه سیستم کنترل در قسمت ضمیمه I آورده شده است. همچنین در این فصل مروری گذرا به سیستم های الکترونیکی که دارای واسط Modbus جاسازی شده می باشند و همچنین در مورد واسط DDE که یک واسط نرم افزاری برای پیاده سازی سیستم کنترل و قرائت می باشد انداخته شده است.
برای پیاده سازی واقعی سیستم، نیاز به یک PLC که دارای قابلیت پشتیبانی واسط نرم افزاری مانند DDE است، می باشد که FATEK دارای این قابلیت می باشد. امکانات این PLC در فصل سوم به طور کلی آورده شده است و در ارتباط با ویژگی های شبکه ای این سیستم و بخصوص ماژول اترنت که نقش اصلی در طراحی سیستم نهائی این پروژه را ایفا می کند، به طور نسبتاً مفصل مطالبی آورده شده است.
همچنین برای پیاده سازی نهائی سیستم، نیاز به معرفی یک فرایند می باشد. فرآیندی که محیط نرم افزاری برای آن طراحی شده است فرآیند ساختمان به طور عام و فرآیند سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع به طور خاص می باشد. برای طراحی سیستم کنترل، نیاز به شناخت کامل از فرآیند می باشد. صنعت تهویه مطبوع دارای ابعاد و کاربردهای بسیار وسیعی می باشد که در فصل چهارم به طور مختصر به آن پرداخته شده است.
فصل پنجم در ارتباط با طراحی سیستم سخت افزاری کنترل می باشد. در این فصل تعداد ورودی و خروجی مورد نیاز هر PLC برای پیاده سازی سیستم های تهویه مطبوع و اتوماسیون ساختمان با کاربردهای مختلف و همچنین نرم افزار دیاگرام نردانی PLC برای سیستمی که در این پروژه در نهایت اجرا گردیده است، آورده شده است.
فصل ششم به چگونگی طراحی محیط نرم افزاری HMI بر مبنای وب پرداخته شده است. در محیط طراحی شده از نرم افزارهای SQL Server و Visual Studio 2005 و ASP.net و Flash و #C استفاده گردیده است. در این فصل کلیه صفحات طراحی شده آورده شده است.
در فصل هفتم جمع بندی مطالب به همراه پیشنهادات توسعه طرح، آورده شده است.