دانلود پایان نامه آماده
دانلود پایان نامه رشته مهندسی برق گرایش قدرت مقدمه‌ای بر سیستمهای SCADA با فرمت ورد و قابل ویرایش تعدادصفحات 110
چکیده
کنترل نظارتی و فراگیری اطلاعات (SCADA) تکنولوژیی برای جمع آوری اطلاعات از یک یا چند تجهیزات خیلی دور و برای فرستادن دستورات کنترلی محدودی برای آن تجهیزات می باشد. در سیستم SCADA، لازم نیست که اپراتور در محلهای دور بماند و یا به صورت تکراری به آنجا سر بزند در مواقعی که تجهیزات آن محل بطور عادی کار می کنند. یک سیستم SCADA امکان ایجاد تغییرات روی کنترل کننده های فرایند دور به منظور باز و بسته کردن شیرها، نشان دادن آلارمهای خطر، و جمع کردن اطلاعات اندازه گیری از یک مکان مرکزی نسبت به یک فرایند توزیع شده و وسیع مانند میدان گازی یا نفت، سیستم خطوط لوله، یا سیستم تولید هیدروالکتریکی توسط اپراتور را ممکن می سازد. تکنولوژی SCADA به بهترین شکل برای فرایندهایی که در نواحی بزرگ پخش شده اند و بطور نسبی جهت کنترل کردن و نمایش دادن ساده هستند و نیاز به مداخله تکراری و منظم و یا سریع دارند مورد استفاده قرار می گیرد. اجزای اصلی SCADA عبارتند از: واحد پایانه ای اصلی (MTU)، واحد پابانه ای راه دور (RTU)، واسطه ارتباطاتی.
مقدمه
تمامی شرکتهای صنعتی هرکدام به نوعی با موضوع اتوماسیون درگیر هستند و پیشرفت علوم در این زمینه باعث ایجاد تغییرات عظیمی در صنایع مختلف گردیده و باعث شده است تا سیستمهای سنتی جای خود را به سیستمهای مدرن و اتوماتیکی بدهند. به این دلیل، ضروری است تا ما هم از این تکنولوژیها در جهت پیشبرد اهداف خویش سود جوییم. چرا که، سیستمهای سنتی علاوه بر اینکه هزینه ساخت و نگهداری بالایی دارند قابلیت اطمینان آنها هم بدلیل عوامل مختلف پائین است؛ ولی در سیستمهای مدرن چون بر مبنای کامپیوتر عمل می کنند، هم هزینه نصب و نگهداری به طور چشمگیری کاهش یافته و هم اینکه قابلیت اطمینان و دقت عمل این سیستمها به شدت بالا رفته است به طوریکه در صنایع، استفاده از این سیستمها ضرورتی اجتناب ناپذیر می باشد. همانطوریکه می دانیم اتوماسیون صنعتی بحثی گسترده بوده و انواع مختلفی دارد که هر کدام از آنها نیاز به مطالعات وسیعتری دارند.
سیستم SCADA یکی از این سیستمهاست که با ظهور خود تاکنون، کمک زیادی در زمینه جمع آوری اطلاعات و کنترل سیستمها برای صنعت داشته است. در کشور ما نیز مطالعاتی در این زمینه صورت گرفته و در تعدادی از صنایع مانند صنایع پتروشیمی، صنعت نفت، و حتی در مواردی در سیستمهای توزیع انرژی الکتریکی، از این سیستم استفاده شده است اما این استفاده ها بصورت محدودی انجام گرفته و لازم است تا بیشتر از اینها به این موضوع پرداخته شود تا اینکه بهره بیشتری از این تکنولوژی نو و مدرن نصیب شود.
با توجه به اینکه منابع فارسی کمی راجع به این سیستمها وجود دارد و با توجه نیازهای فوق و همچنین علاقمندی خویش به موضوع اتوماسیون صنعتی، بر آن شدیم تا پروژه پایان نامه کارشناسی خود را به این موضوع اختصاص دهیم تا شاید بتوانیم کمکی هرچند اندک به دانشجویان و محققان و کلیه کسانی که دوست دارند در این زمینه ها فعالیت کنند داشته باشیم.
فهرست
چکیده
فصل اول تاریخچه SCADA
1-1 مقدمه 1
1-2 مراحل رشد سیستم SCADA 2
فصل دوم SCADA چیست؟
2-1 مقدمه 8
2-2 تعریف SCADA 8
2-3 فرایندهای قابل اجرا 9
2-4 عناصر سیستم SCADA 10
2-5 آنچه که در SCADA مقدور نیست 14
2-5-1 سیستمهای حفاظتی 14
2-5-2 نیازهای روزانه 19
فصل سوم اجزای اصلی SCADA
3-1 مقدمه 22
3-2 واحد ترمینالی راه دور 22
3-2-1 واسطه ارتباطی 23
3-2-2 جزئیات پروتکل 25
3-2-3 کنترل مجزا 27
3-2-4 کنترل آنالوگ 29
3-2-5 کنترل پالسی 31
3-2-6 کنترل سریال 31
3-2-7 سیگنالهای مجزای مانیتوری 31
3-2-8 سیگنالهای آنالوگ مانیتوری 33
3-2-9 سیگنالهای شمارشی پالس مانیتوری 33
3-2-10 سیگنالهای سریال مانیتوری 34
3-3 واحد پایانه مرکزی (Master Terminal Unit) 35
3-3-1 واسطه مخابراتی 35
3-3-2 تصویری از فرایند مربوطه 36
3-3-3 بعضی عملکردهای ساده 42
3-3-4 ذخیره اطلاعات 44
فصل چهارم ارتباطات
4-1 مقدمه 46
4-2 مخابرات، SCADA را امکان پذیر می سازد 46
4-3 تبدیل آنالوگ به دیجیتال 47
4-4 انتقال سریال در فواصل طولانی 51
4-5 اجزای سیستم مخابراتی 51
4-6 پروتکل 53
4-7 مودم 55
4-8 سنکرون یا آسنکرون 60
4-9 کابل تلفنی یا رادیو؟ 60
4-10 ارتباط بین سیستم SCADA و اپرتور 61
4-11 مفاهیم امنیتی 62
4-12 اعلام خطر 63
4-13 صفحات کنترلی 67
4-14 صفخات نمایش وضعیت 68
4-15 گرافیک و رسم نمودار 69
4-16 گزارشات 69
4-17 واسطه های موازی 70
فصل پنجم سنسورها، محرکها و سیم بندی
5-1 مقدمه 71
5-2 هزینه فراموش شده 71
5-3 برخی فرضیات خاص 77
5-4 استانداردسازی 78
5-5 تعمیرات 78
فصل ششم کاربردهای سیسم SCADA
6-1 مقدمه 82
6-2 بررسی بدون وقفه بودن 82
6-3 حسابرسی محصول 84
6-4 اسکن کردن و مخابرات 88
6-5 کنترل اتو ماتیک 91
6-6 مدیریت مصرف و مدیریت انرژی با SCADA 92
6-6-1 مدیریت انرژی با SCADA 93
6-6-2 سیستمهای مدیریت بار و SCADA: (Load Management System LMS) 95
6-6-3 تلفیق سیستمهای مدیریت انرژی و مدیریت بار با SCADA: 96
فصل هفتم تحولات آتی سیسم SCADA
7-1 مقدمه 99
7-2 مخابرات بهتر 99
7-3 RTUهای هوشمند 103
7-4 MTUهای هوشمند 104
7-5 شبکه‌های LAN 105
7-6 برنامه‌های کاربردی توزیع شده 105
نتیجه‌گیری و پیشنهادات 107
اختصارات 108
واژه نامه 109
مراجع 114
ABSTRACT (چکیدة انگلیسی)
فهرست شکلها
شکل صفحه
فصل اول تاریخچه SCADA
شکل 1-1 سیستم دورسنجی اولیه 3
شکل 1-2 اندازه گیری فشار و دما بوسیله رادیو دورسنجی 4
شکل 3-1 یک نمونه از سیستم SCADA [3] 7
فصل دوم SCADA چیست؟
شکل 2-1 اجزای اصلی یک سیستم SCADA 11
شکل 2-2 یک RTU و اتصالات مختلف آن 13
شکل 2-3 افزایش پیچیدگی سیستمهای حفاظتی با استفاده از SCADA 15
شکل 2-4 جدول ارزیابی ریسک 16
شکل 2-5 شیر عمل کننده با SCADA و چرخه حفاظتی محلی 17
شکل 2-6 کاربرد سیستم SCADA در نشت یابی و قطع جریان 18
شکل 2-7 قطع اضطراری محلی و حذف سیستم SCADA 19
شکل 2-8 نمونه تعرفه اندازه گیری مواد 20
فصل سوم اجزای اصلی SCADA
شکل 3-1 سیگنالهایی که به درون RTU وارد می شوند 23
شکل 3-2 سیگنالهایی که از RTU خارج می شوند 23
شکل 3-3 توصیف جعبه سیاه باز شده یک RTU 24
شکل 3-4 سه فضای پایه در پیام باینری 26
شکل 3-5 فضای "تشکیل پیام" دوتا فضای فرعی دارد 26
شکل 3-6 فضای خاتمه دهنده پیام 27
شکل 3-7 پیامی بطرف RTU که به آن می گوید تا شیر دو حالته را باز کند 27
شکل 3-8 منطق کنترل دیجیتال 28
شکل 3-9 پیام MTU برای خروجی آنالوگ، رجیستر 22 29
شکل 3-10 کارت خروجی آنالوگ 30
شکل 3-11 یک آلارم مجزا 32
شکل 3-12 شناور در سطح مخزن توسط RTU منبع تغذیه 24 ولت DC را تنظیم می کند 33
شکل 3-13 سیگنالهای شمارش پالس مانیتوری 34
شکل 3-14 رابط RS – 232 35
شکل 3-15 خط لوله تحت کنترل سیستم SCADA 36
شکل 3-16 شکل کلی MTU 38
شکل 3-17 پیکربندی MTU 39
شکل 3-18 پیکربندی RTU 40
شکل3-19 اتصال MTU به سیستم ذخیره اطلاعات مرکزی از طریق شبکه LAN 45
فصل چهارم ارتباطات
شکل 4-1 نمایش وضعیت شیر 47
شکل 4-2 تبدیل وضعیت سوئیچ به یک بیت 48
شکل 4-3 : نمایش موقعیت شیر به وسیله سیگنال آناالوگ 49
شکل 4-4 تبدیل آنالوگ به دیجیتال 50
شکل 4-5 بلوکهای اساسی در یک سیستم SCADA 51
شکل 4-6 DCE ارتباط بین DTE و کانال مخابراتی را برقرار می کند 52
شکل 4-7 هفت لایه مدل ISO-OSI 52
شکل 4-8 بلوکهای یک پروتکل بر اساس IEEE C37.10 53
شکل 4-9 طریقه محاسبه CRC 55
شکل 4-10 سری فوریه 56
شکل 4-11 انحراف دامنه 57
شکل 4-12 مدولاسیون دامنه 58
شکل 4-13 مدولاسیون فرکانس 59
شکل 4-14ساختار یک نمونه کابل تلفن زیر زمینی 61
شکل 4-15 سطوح دسترسی به سیستم 63
شکل 4-16 بررسی وجود آلارم جدید توسط MTU 65
شکل 4-17 آلارمهای قابل صرفنظر کردن 67
فصل پنجم سنسورها، محرکها و سیم بندی
شکل 5-1 مقایسه هزینه های یک سیستم SCADA (هزینه ها بر حسب دلار می باشند.) 72
شکل5-2 یک نوع دماسنج 73
شکل 5-3 یک نوع ترانسمیتر دما 74
شکل 5-4 ساختار یک نمونه کابل ابزار دقیق 74
شکل5-5 کابل چند زوج باز شده در تابلوی واسط (Junction Box) 75
شکل 5-6 نمونه‌ای از تابلوی واسط 75
شکل 5-7 نمونه‌ای از تابلوهای مارشالینگ 76
شکل 5-8 نمونه‌ای از تابلوهای مارشالینگ 76
شکل 5-9 عملکرد سوئیچ وضعیت 77
شکل 5-10 نمودار زمان رخداد خطا در المانهای حالت جامد 79
شکل 5-11 نمودار زمان رخداد خطا در المانهای مکانیکی 79
فصل ششم کاربردهای سیسم SCADA
شکل 6-1 مانیتورینگ و کنترل سیستم تزریق گاز 83
شکل 6-2 تاثیر زمان نمونه‌برداری بر سیستم مانیتورینگ و کنترل 84
شکل 6-3 فرمول محاسبه میزان فلو بر اساس دهانه 85
شکل 6-4 یک نمونه گزارش پارامترهای محاسبه مجموع فلو 87
شکل 6-5 یک خط لوله با یک ورودی و شش خروجی 88
شکل 6-6 نمودار خطا بر اساس نرخ تغییر مواد داخل لوله 88
شکل 6-7 بهینه سازی ترتیب نمونه برداری 89
شکل6-8 طرح پیشنهادی برای سیستم دیسپاچینگ ایران [2] 92
شکل 6-9 سیستم تولید اتوماتیک[2] 93
شکل 6-10-الف قبل از مدیریت بار [2] 95
شکل 6-10-ب بعد از مدیریت بار 97
فصل هفتم تحولات آتی سیسم SCADA
شکل7-1 استفاده از ماهواره های ژئوسنکرون 101
شکل 7-2 سرعت انتقال داده ها برای کانالهای مختلف 101
شکل 7-3 استفاده از فیبر نوری در کابلهای انتقال 102
شکل 7-4 فیبر نوری زیر زمینی 103
شکل 7-5 MTU در اتصال به کامپیوترهایی با برنامه‌های کاربردی 106
دانلود پایان نامه رشته مهندسی برق گرایش قدرت مقدمه‌ای بر سیستمهای SCADA