پایان نامه بررسی سیستم کنترلی TDC2000 و طراحی نرم افزار شبیه ساز آن در صنعت نفت
چکیده:
کاربرد سیستم از کنترل در صنایع کشورمان در چند سال اخیر افزایش حیرت انگیزی داشته، پیشرفت سریع کامپیوترها و استفاده از آن پدید آمدن سیستم هایی موسوم به (MBDCS) شد.
هم اکنون صنایع بزرگ کشور مانند نفت، گاز، پروشیمی مجهز به سیستم های کنترل گسترده می باشند. بنابراین بررسی و تحقیق درباره سیستم های کنترل فوق بسیار مفید می باشد. طراحی نرم افزار شبیه ساز یک سیستم کنترل گسترده کمک
شایانی در شناخت و عملکرد چنین سیستمی می نماید و می توان از مقاصد آموزشی نیز از آن استفاده نمود.
انجام این پروژه بررسی و شناخت یک سیستم کنترل گسترده واقعی مانند TDC2000 از شرکت Honeywell یک plant واقعی و مدلسازی آن و طراحی نرم افزار شبیه ساز یک سیستم کنترل گسترده می باشد. همچنین امکانات یک سیستم واقعی نیز به آن افزوده شده است.
در نرم افزار فوق رفتار گذرا و داغ هر یک از متغیرها قابل مشاهده بوده که از نظر بدلیهای آماری و مقاصد آموزشی حائز اهمیت می باشد.
مقدمه:
طی سالهای اخیر سیستم های کنترل از یک فرآوری تکنولوژی به نیروی مسطحی در اتوماسیون سنعتی تبدیل شده است، صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، کاغذسازی، نیروگاه ها و پالایشگاه ها و… تنها بخش از قلمرو و کاربرد آن را تشکیل می دهند. این گسترش کاربرد طبعاً سبب رقابت شدید و تبلیغات به منظور فروش سستم های DCS بین کمپانیهای تولید کننده شده است.
در کشور ما نیز این سیستم های به تدریج معمول شد، و هم اکنون دامنه رفیعی از فعالیت های صنعتی کشور را پوشش می دهد برخی از این واحدها عبارت است از:
– سکوی دریایی سلمان: سیستم کنترل گسترده Tdc2000 از شرکت Honey well نصب شده است.
– پتروشیمی اراک: در واحدهای پلی بوتادین، اکسید اتیلن، سیستم Tdc2000 Honey well نصب و راه اندازی شده است.
– سکوی جدید بهرگان ottshore و کارخانه خشکی onshore بهرگان: سیستم یوکرگاوای yokogava (centam 3000 در حال نصب و راه اندازی.
– پتروشیمی تبریز: در واحد olefin و واحد پلی اتیلن سیستم Tdc2000 از شرکت Honey well نصب شده است.
با توجه به روی آوری گسترده بزرگترین صنایع این کشور (نفت، گاز، پتروشیمی) به سیستم های کنترل گسترده، برآن شدیم سیستم های فوق را مورد بررسی قرار داده و نرم افزار شبیه ساز آن را طراحی کنیم. برای این منظور یک واحد (production platform) در نظر گرفته شده که سیستم TDC2000 برتر آن نصب شده است.
این شبیه سازی به توانایی ما در شناخت سیستم و عملکرد بخشهای مختلف افزوده، همچنین وجود خطا یا اشکال در سیستم و نحوه برخورد نرم افزار با این مورد قابل بررسی می باشد این نرم افزار از نقطه نظر آموزشی نیز می تواند بسیار مورد توجه قرار گیرد چرا که اگر بخواهیم بروز اشکالی را در یک سیستم واقعی مثلا روی یک سکوی نفتی تجربه کنیم چه بسا ممکن است باعث ایجاد خطرات جبران ناپذیر شود که مقرون به صرفه نمی باشد.
مطالب ارائه شده عبارت است از:
– معرفی سیستم های مقیاس وسیع و بررسی روشهای مدلسازی این سیستم ها
– بررسی سیستم های سلسله مراتبی
– بررسی جامع سیستم کنترل گسترده و اجزاء تشکیل دهنده آنها
– بررسی سیستم TDC2000 بطور کامل و تجهیزات مربوط به آن
– معرفی یک Plant واقعی و مدلسازی بخش های مختلف آن
– طراحی نرم افزار شبیه ساز یک سیستم کنترل گسترده و بررسی جزئیات آن
در پایان از کلیه اساتید گروه برق دانشکده و تحصیلات تکمیلی بالاخص مدیر محترم گروه برق آقای دکتر الهی که در انتخاب موضوع کمک شایانی نموده اند. تشکر می نمایم همچنین از آقای پور مینا به جهت راهنمایی های ارزنده شان در انجام و یشرفت پروژه قدردانی می نمایم.
فصل یک
کلیات
1-1- هدف:
با توجه به پیشرفت تکنولوژی و بکارگیری کامپیوتر و مدارهای میکروپروسسور در صنایع و بکارگیری روشهای کنترلی جدید در صنعت، بخصوص صنعت، نفت، گاز، پتروشیمی لازمه آشنایی با سیستم کنترل جدید را فرآهم می آورد.
استفاده از سیستم های فوق در صنعت و سکوهای نفتی و کارخانجات خشکی جهت فراورش نفت به فراوان مشاهده می شود در صورتیکه هنوز طراحی این سیستم های توسط شرکتهای خارجی صورت می گیرد.
در راستای این استفاده فراگیری و نصب و راه اندازی و نگهداری این سیستم نیز مطرح می شود با توجه به اینکه هزینه های خرید خارجی چنین سیستم هایی بسیار گران بوده و استفاده کارشناس خارجی هزینه بر می باشد.
پس شناخت چنین سیستمهایی کمک شایانی به صنعت و اقتصاد کشور می نماید. تکنولوژی و سخت افزاری چنین سیستم هایی در کشورمان موجودنمی باشد اما طراحی نرم افزار آن امکان پذیر می باشد. بنابراین بر آن شدیم علاوه بر شناخت اساس کار چنین سیستم هایی به طراحی نرم افزار شبیه ساز آن بپردازیم.
همچنین نرم افزار طوری طراحی شده است که می توان معادلات یک Plant واقعی را در آن قرار داده و آن را شبیه سازی نمود بنابراین وابسته به یک سیستم خاص نمی باشد و دارای عمومیت می باشد. نتایج حاصله در واقع پاسخهای سیستم می باشد که همگی قابل مشاهده هستند.
2-1- پیشینه تحقیق:
صنایع کشور به عنوان مصرف کننده های سیستم های کنترل بوده و شرکتهای داخلی کمتر به دانش فنی این تکنولوژی یا طراحی آن توجه نموده اند.
نرم افزار سیستم ها نیز توسط شرکتهای خارجی سازنده ارائه می شود بنابراین اجرای این پروژه و طراحی نرم افزار سیمولاتور به عنوان قدمهای اولیه در نوشتن چنین برنامه هایی می باشد.
دلایل موضوع فوق نیز انحصاری بودن اطلاعات مربوط به این سیستم ها می باشد و شرکتهای مختلف با وجود اینکه تمایل دارند سیستم ها همگی دارای استاندارد خاص خود باشد اما مسائلی امنیتی نرم افزاری باعث می شود که روشهای مختلفی را بعضاً اعمال کنند که در این صورت دسترسی به اطلاعات بسیار مشکل بوده و تشخیص روش بکار رفته شده امکان پذیر نمی باشد.
بنابراین این اطلاعات منحصر به سازنده این گونه سیستم ها و یا خریدار آن می باشد که در هر دو مورد دسترسی به این اطلاعات کار ساده ای نیست.