برگشتن به برق

توضیحات

دانلود پایان نامه : مقدمه‌اي بر سيستمهاي SCADA

118ص

دانشگاه آزاد اسلامي

واحد  تهران جنوب

پايان نامه براي اخذ درجه

کارشناسي در رشته مهندسي برق

گرايش قدرت

 

چكيده

 

فصل اول تاريخچه SCADA
1-1 مقدمه1
1-2 مراحل رشد سيستم SCADA2
فصل دوم SCADA چيست؟
2-1 مقدمه8
2-2 تعريف SCADA8
2-3 فرايندهاي قابل اجرا9
2-4 عناصر سيستم SCADA10
2-5 آنچه که در SCADA مقدور نيست14
    2-5-1 سيستمهاي حفاظتي14
    2-5-2 نيازهاي روزانه19
فصل سوم اجزاي اصلي SCADA
3-1 مقدمه22
3-2 واحد ترمينالي راه دور22
   3-2-1 واسطه ارتباطي23
   3-2-2 جزئيات پروتکل25
   3-2-3 کنترل مجزا27
   3-2-4 کنترل آنالوگ29
   3-2-5 کنترل پالسي31
   3-2-6 کنترل سريال31
   3-2-7 سيگنالهاي مجزاي مانيتوري31
   3-2-8 سيگنالهاي آنالوگ مانيتوري33
   3-2-9 سيگنالهاي شمارشي پالس مانيتوري33
   3-2-10 سيگنالهاي سريال مانيتوري34
3-3 واحد پايانه مرکزي (Master Terminal Unit)35
   3-3-1 واسطه مخابراتي35
   3-3-2 تصويري از فرايند مربوطه36
   3-3-3 بعضي عملكردهاي ساده42
   3-3-4 ذخيره اطلاعات44
فصل چهارم ارتباطات
4-1 مقدمه 46
4-2 مخابرات، SCADA را امكان پذير مي سازد46
4-3 تبديل آنالوگ به ديجيتال47
4-4 انتقال سريال در فواصل طولاني51
4-5 اجزاي سيستم مخابراتي51
4-6 پروتكل53
4-7 مودم55
4-8 سنکرون يا آسنکرون60
4-9 کابل تلفني يا راديو؟60
4-10  ارتباط بين سيستم SCADA و اپرتور61
4-11 مفاهيم امنيتي62
4-12 اعلام خطر63
4-13 صفحات كنترلي67
4-14 صفخات نمايش وضعيت68
4-15 گرافيك و رسم نمودار69
4-16 گزارشات69
4-17 واسطه هاي موازي70
فصل پنجم سنسورها، محركها و سيم بندي
5-1 مقدمه71
5-2 هزينه فراموش شده71
5-3 برخي فرضيات خاص77
5-4 استانداردسازي78
5-5 تعميرات78
فصل ششم كاربردهاي سيسم SCADA
6-1 مقدمه82
6-2 بررسي بدون وقفه بودن82
6-3 حسابرسي محصول84
6-4 اسكن كردن و مخابرات88
6-5 كنترل اتو ماتيك91
6-6 مديريت مصرف و مديريت انرژي با SCADA92
   6-6-1 مديريت انرژي  با SCADA93
   6-6-2 سيستمهاي مديريت بار و SCADA: (Load Management System LMS)95
   6-6-3 تلفيق سيستمهاي مديريت انرژي و مديريت بار با SCADA:96
فصل هفتم تحولات آتي سيسم SCADA
7-1 مقدمه99
7-2 مخابرات بهتر99
7-3 RTUهاي هوشمند103
7-4 MTUهاي هوشمند104
7-5 شبكه‌هاي LAN105
7-6 برنامه‌هاي كاربردي توزيع شده105
نتيجه‌گيري و پيشنهادات107
اختصارات108
واژه ‌نامه109
مراجع114
ABSTRACT (چكيدة انگليسي)

چكيده

کنترل نظارتي و فراگيري اطلاعات (SCADA) تکنولوژيي براي جمع آوري اطلاعات از يک يا چند تجهيزات خيلي دور و براي فرستادن دستورات کنترلي محدودي براي آن تجهيزات مي باشد. در سيستم SCADA، لازم نيست که اپراتور در محلهاي دور بماند و يا به صورت تکراري به آنجا سر بزند در مواقعي که تجهيزات آن محل بطور عادي کار مي کنند. يک سيستم SCADA امکان ايجاد تغييرات روي کنترل کننده هاي فرايند دور به منظور باز و بسته کردن شيرها، نشان دادن آلارمهاي خطر، و جمع کردن اطلاعات اندازه گيري از يک مکان مرکزي نسبت به يک فرايند توزيع شده و وسيع مانند ميدان گازي يا نفت، سيستم خطوط لوله، يا سيستم توليد هيدروالکتريکي توسط اپراتور را ممکن مي سازد. تکنولوژي SCADA به بهترين شکل براي فرايندهايي که در نواحي بزرگ پخش شده اند و بطور نسبي جهت کنترل کردن و نمايش دادن ساده هستند و نياز به مداخله تکراري و منظم و يا سريع دارند مورد استفاده قرار مي گيرد. اجزاي اصلي SCADA عبارتند از: واحد پايانه اي اصلي (MTU)، واحد پابانه اي راه دور (RTU)، واسطه ارتباطاتي.

 

كلمات كليدي: SCADA، MTU، RTU، داده، جمع آوري، اتوماسيون، کنترل.

 مقدمه

      تمامي شرکتهاي صنعتي هرکدام به نوعي با موضوع اتوماسيون درگير هستند و پيشرفت علوم در اين زمينه باعث ايجاد تغييرات عظيمي در صنايع مختلف گرديده و باعث شده است تا سيستمهاي سنتي جاي خود را به سيستمهاي مدرن و اتوماتيکي بدهند. به اين دليل، ضروري است تا ما هم از اين تکنولوژيها در جهت پيشبرد اهداف خويش سود جوييم. چرا که، سيستمهاي سنتي علاوه بر اينکه هزينه ساخت و نگهداري بالايي دارند قابليت اطمينان آنها هم بدليل عوامل مختلف پائين است؛ ولي در سيستمهاي مدرن چون بر مبناي کامپيوتر عمل مي کنند، هم هزينه نصب و نگهداري به طور چشمگيري کاهش يافته و هم اينکه قابليت اطمينان و دقت عمل اين سيستمها به شدت بالا رفته است به طوريکه در صنايع، استفاده از اين سيستمها ضرورتي اجتناب ناپذير مي باشد. همانطوريکه مي دانيم اتوماسيون صنعتي بحثي گسترده بوده و انواع مختلفي دارد که هر کدام از آنها نياز به مطالعات وسيعتري دارند.

       سيستم SCADA يکي از اين سيستمهاست که با ظهور خود تاکنون، کمک زيادي در زمينه جمع آوري اطلاعات و کنترل سيستمها براي صنعت داشته است. در کشور ما نيز مطالعاتي در اين زمينه صورت گرفته و در تعدادي از صنايع مانند صنايع پتروشيمي، صنعت نفت، و حتي در مواردي در سيستمهاي توزيع انرژي الکتريکي، از اين سيستم استفاده شده است اما اين استفاده ها بصورت محدودي انجام گرفته و لازم است تا بيشتر از اينها به اين موضوع پرداخته شود تا اينکه بهره بيشتري از اين تکنولوژي نو و مدرن نصيب شود.

       با توجه به اينکه منابع فارسي کمي راجع به اين سيستمها وجود دارد و با توجه نيازهاي فوق و همچنين علاقمندي خويش به موضوع اتوماسيون صنعتي، بر آن شديم تا پروژه پايان نامه کارشناسي خود را به اين موضوع اختصاص دهيم تا شايد بتوانيم کمکي هرچند اندک به دانشجويان و محققان و کليه کساني که دوست دارند در اين زمينه ها فعاليت کنند داشته باشيم.

1-2 مراحل رشد سيستم SCADA

       در يادگيري يک موضوع جديد، معمولاً آشنا بودن با حداقل مقدار کوچکي از تاريخچه آن، مفيد واقع مي شود. اين آشنايي ما را قادر مي سازد تا اطلاعات جديدي را در آن زمينه بدانيم و مراحل پيشرفت آن را در طول زمان متوجه شويم.

       در اوايل دهه دوم _ سوم قرن بيستم، توسعه مهندسي هواپيما و موشکها و همچنين رسيدگي به پارامترهاي هوايي و جغرافيايي ديگر، مخصوصاً در جاهايي که رفتن به آنجا براي افراد يا مشکل بود يا غير ممکن، مورد نياز واقع شد و نمونه هاي ساده اطلاعات از تجهيزات واقع در اين مکانها جمع آوري مي شد. براي مثال، در روزهاي اوليه ساخت هواپيماي آزمايشي، فضايي براي خلبان وجود داشت بدون آنکه اتاق کوچک اضافي براي مهندسين تست کننده و طراح جهت قرار گرفتن در اين وسيله نقليه در موقع پرواز و بررسي كردن هزاران سنسور که براي سنجيدن فشارها و کششها روي بدنه هواپيما و موتور نصب مي شد موجود باشد. بطور مشابه، موشکهاي اوليه حتي اتاقي براي خلبان هم نداشتند.

       زماني که تکنولوژي پيش بيني شرايط آب و هوايي براي اولين بار بکار گرفته شد دانشمندان دريافتند که حجم بزرگي از اطلاعات براي پيش بيني هاي دقيق لازم است. اما فقط مقدار خيلي کمي از اين اطلاعات در جايي که عموماً افراد در آنجا قرار داشتند در دسترس بود. محلهاي ذخيره اطلاعات اصلي و چراغهاي دريايي، کشتيها و مخصوصاً ايستگاههاي هوايي نصب شده مي توانستند ايجاد شوند و اطلاعات را به محل مرکزي با استفاده از تلفن يا تلگراف يا راديو انتقال دهند. اما اين اطلاعات فقط اطلاعات مربوط به سطح زمين را شامل مي شد در حاليکه آب و هوا از عواملي بيش از عوامل سطحي تشکيل شده است. براي رسيدن به اطلاعات بهتري که هواشناسي را بدست مي دهد، دانشمندان به اين فکر افتادند که توسعه اشکال مختلف اطلاعات هواشناسي بالاتر از جو زمين مي تواند مفيد واقع شود. بالنهاي کوچکي قابل حصول بودند و ابزارهاي کوچکي روي آنها مي توانستند نصب شوند تا پارامترهاي مورد نياز را اندازه گرفته و اطلاعات مطلوب را بدست آورند. اما آن اطلاعات چگونه بايد بدست مي آمدند؟

       جواب اين مسأله از روش مخابراتي که در صنايع ديگر براي کاهش نگرانيهاي امنيتي بکار گرفته مي شد پديدار گشت. براي مدتي سيستمهاي ريلي (معدن) از ارتباطات باسيم جهت نمايش موقعيت ترنها و وضعيت کليدهاي کنترل کننده خطوط آهن، که ترنها روي آن حرکت مي کردند، استفاده مي نمودند. شکل 1-1 نشان مي دهد که چگونه اين کار با استفاده از کليدهاي وضعيت، سيمها و چراغهاي وضعيت الکتريکي انجام مي شد…

.

.

2-5آنچه که در SCADA مقدور نيست

هر نوع تكنولوژي براي بعضي كاربردها بسيار مناسب است و براي بعضي ديگر تا حدودي جوابگوست و براي گروهي از كاربردها مناسب نمي باشد. هنگامي كه يك تكنولوژي نوپاست كاربردهاي مناسب و غير مناسب براي آن كاملاً شناخته شده نيست ولي پس از گذشت مدتي از عمر آن تجارب عملي، آنها را مشخص خواهد كرد. در اين بحث بعضي از كنترلها و سيستمهاي جمع آوري اطلاعات توضيح داده مي شوند كه نمي توانند بر مبناي SCADA عمل كنند. با توجه به اينکه بروز خطا همواره در سيستم محتمل است و بر اساس تجربه، دو نوع سيستم نبايد بر اساس SCADA طراحي شوند:

الف)   سيستم هاي حفاظتي

ب)    سيستمهاي اندازه گيري توليد كه براي تهيه صورتحساب يا پرداخت ماليات استفاده مي شوند و نياز به پيگيري نظارتي دارند.

 

 

2-5-1  سيستمهاي حفاظتي

كليه فرايند ها ممكن است در اثر خطا در بخشي از آنها آسيبي به افراد، كارگران، تجهيزات و محيط وارد كنند به همين دليل نياز به سيستم حفاظتي دارند. سيستمهاي حفاظتي بايد براي عملكرد قويتري نسبت به سيستم كنترل فرايند عادي، طراحي شوند. سيستم حفاظتي ممكن است دستي و يا به طور اتوماتيك وارد عمل شود. سيستم كنترل عادي براي مونيتورينگ پارامترهاي فرايند و تنظيم آنها طراحي شده است. اين سيستم تضمين مي كند كه فرايند، نيازهاي مورد نظر را تأمين كند و تجهيزات مربوطه، عملكرد نادرست، سوختگي، انفجار و آسيب رساني به محيط نداشته باشند. اما سيستم كنترل هميشه درست عمل نمي كند. بعضي مواقع عملكرد نادرست ناشي از اشكال در سيستم مكانيكي است و يا ممكن است قطع انرژي ورودي باعث عملكرد اشتباه سيستم شود، تصميمات نادرست اپراتور نيز از عوامل خطا در سيستم است. سه پارامتر مهم براي طراحي يك سيستم حفاظتي بصورت زير است:

  1. بايد از سيستم کنترل معمولي برتر باشد.
  2. نبايد اجزايش با اجزاي کنترلهاي عادي مشترک باشد.
  3. بايد تا حد ممکن ساده باشد.

اگر سيستم حفاظتي در سطحي قويتر از كنترل عادي فرايند طراحي شده است بايد قابليت حفظ سيستم در شرايط ايجاد خطاي ناگهاني در سيستم كنترل را دارا باشد و اگر سيستم حفاظتي طوري طراحي شده باشد كه ساختار آن مبتني بر سيستم كنترل حالت عادي فرايند نباشد قابليت اطمينان كل فرايند در مجموع بهبود خواهد يافت. اگر سيستم حفاظتي با كمترين تجهيزات، رله هاي الكتريكي و دستورالعملها، طراحي شده باشد خيلي بهتر عمل خواهد كرد. دو مورد آخر از سه مورد گفته شده اگر از منظر كاربرد SCADA در سيستم حفاظتي بررسي شود عدم كارايي آنرا نشان خواهد داد. آنطور كه گفته شد در حالت عملكرد عادي سيستم، بايد سنسورها و رله هاي حفاظتي با سيستم SCADA مرتبط باشند. معمولاً امكان نصب تجهيزات اضافي از جمله پايانه محلي، سيستم مخابراتي و پايانه مركزي براي سيستم حفاظتي وجود ندارد.

 

 

شكل 2-3 افزايش پيچيدگي سيستمهاي حفاظتي با استفاده از SCADA

 

شكل 2-3  مشكلات اين كار را حتي براي يك سيستم ساده نشان مي دهد. ساده سازي نسبي است ولي عده كمي از متخصصين معتقدند كه SCADA جهت استفاده هاي حفاظتي به اندازه كافي ساده است. در خطوط لوله براي جلوگيري از نشتي، فلوي ورودي و خروجي اندازه گيري مي شوند  مجموع فلوها از هم كم مي شوند اگر تفاضل از مقداري بيشتر شود شيرهاي خط بسته مي شوند. نيروگاهها و خطوط انتقال برق نيز در پيك بار مي توانند با مانيتورينگ وضعيت و باز و بسته كردن سوئيچها در خطوط هزاران كيلومتر دورتر، حفاظت شوند.

چرا گفته مي شود كه سيستم حفاظتي نبايد بر SCADA مبتني باشد؟ در حقيقت در طراحي فرايندهايي كه مانيتورينگها و كنترل آنها از طريق SCADA صورت مي گيرد بايد هزينه ناشي از هر گونه خطاي احتمالي در SCADA لحاظ شود. اين هزينه ها مي تواند شامل هزينه هايي باشد كه ناشي از خطاهاي با ريسك بالا هستند. ريسك از حاصلضرب احتمال رويداد در نتيجه رويداد بدست مي آيد. اگر احتمال زياد ولي نتيجه رويداد ضعيف باشد مقدار ريسك زياد نخواهد بود. به طور مشابه اگر احتمال نزديك صفر باشد ولي نتيجه رويداد زياد باشد ريسك باز هم اندك خواهد بود. اما در مواردي احتمال خطا زياد و نتيجه رخ دادن خطا نيز مخاطره انگيز است. اين حالات وضعيت هايي با ريسك بالا را نشان مي دهند.

 

 

شكل 2-4 جدول ارزيابي ريسك

 

شكل 2-4جدولي از نحوه محاسبه ريسك را نشان مي دهد. ارزيابي ريسك خود به بخشي از تخصص مهندسي تبديل شده است كه بايد توسط افراد آشنا به فرايند، تجهيزات، عملكرد سيستم و روشهاي ارزيابي ريسك صورت گيرد. خطا هايي با ريسك بالا بايد با نصب تجهيزات حفاظتي در محل مرتفع شوند. شكل2-5 مثالي از يك شير كنترل شده با SCADA با چرخ حفاظتي محلي را نشان مي دهد.

 

 

شكل 2-5 شير عمل کننده با SCADA و چرخه حفاظتي محلي

 

در اين مثال حسگر بالا آمدن سطح تانك، اگر چه SCADA فرمان باز شدن آن را صادر كرده باشد، باعث بسته شدن شير ورودي خواهد شد. اين مثال يكي از كاربردهاي معدود استفاده از SCADA در سيستمهاي حفاظتي را نشان مي دهد. اگر چه، سيستم حفاظت محلي نيز ممكن است نصب شود.

 

 

شكل 2-6 كاربرد سيستم SCADA در نشت يابي و قطع جريان

 

اين مثال نيز جريان ورودي و خروجي يك خط لوله هيدروكربن را نشان مي دهد. با توجه به شكل 2-6 در پايانه مركزي محاسباتي صورت مي گيرد تا نشان دهد که آيا ورودي برابر با خروجي است يا بيشتر از آن است. اگر مايع ورودي بيشتر از خروجي باشد پايانه مركزي متوجه نشتي شده و پيامي به پايانه هاي دو طرف خط ارسال مي کند تا شيرهاي دو طرف بسته شوند. در حالتي ديگر ممكن است پايانه مركزي پيام خطايي براي اپراتور ارسال كند تا او تصميم بگيرد كه خط انتقال را با شيرهاي كنترل شده از راه دور ببندد.

ممكن است راديوهاي پايانه هاي محلي يا مركزي (يا هر سه در اين مثال) در يك لحظه از كار بيفتند. بجاي آن كه به پمپ اجازه ارسال نفت به درون لوله داده نشود، طراح بايد فرض كند كه پايانه مركزي دستور قطع را ارسال نخواهد كرد. يك سيستم قطع محلي نشان داده شده در شكل 2-7 كه بر اساس محاسبات كاهش فشار يا تغييرات افت فشار كار مي كند ممكن است نشستي هاي كوچك را حس نكند ولي وسيله محافظتي خوبي در نشتي هاي زياد خواهد بود.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه پرداخت مستقیم که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشید.

 

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “دانلود پایان نامه : مقدمه‌اي بر سيستمهاي SCADA”

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