وبلاگ

1-1-             پیشگفتار

در صنایع ساخت و تولید، تلاش فراوانی در راستای تولید محصول با کیفیت بالا صرف می شود. تولید محصول با کیفیت مطلوب، متعاقبا بایستی ایمنی بالا و توجه به مقررات زیست محیطی را به دنبال داشته باشد. عملیاتی که زمانی برای ما قابل قبول بودند، با توجه به بالا رفتن انتظارات ما از صنایع، بیش از این مناسب به نظر نمی‌رسند. بنابراین، برای دستیابی به استاندارد های مطلوب تر، در فرآیندهای صنعتی مدرن، چندین متغیر سیستم تحت کنترل حلقه بسته عمل می‌کنند. کنترل‌‌کننده‌های استاندارد( همانند PID ها، کنترل کننده‌های پیش‌بین و….) به گونه‌ای طراحی می‌شوند که باکمرنگ کردن تاثیرات اغتشاش وارده به سیستم، عملکرد سیستم را در شرایط رضایت بخشی نگهدارند. گرچه این کنترل‌کننده ها می توانند، از عهده‌ی انواع مختلفی از اغتشاش برآیند، اما تغییراتی وجود دارند که کنترل‌کننده نمی‌تواند آن‌ها را ساماندهی کند. این تغییرات عیب نامیده می‌شود[]. به بیان دیگر می‌توان هرگونه انحراف غیرمجاز در حداقل یک رفتار و یا پارامتر مشخصه‌ی سیستم را عیب تعریف کرد[1].
افزایش مداوم پیچیدگی و قابلیت اطمینان و بازدهی در سیستم‌های مدرن، مقتضی توسعه‌ی پیوسته‌ی حوزه ی کنترل و تشخیص خطا می‌باشد. این نیازمندی به وضوح در صنایعی که از لحاظ ایمنی بحرانی هستند، خود را نشان می‌دهد. این موارد شامل نیروگاه اتمی، صنایع شیمیایی و هواپیما گرفته تا صنایع جدید همچون وسایل نقلیه خودگردان و قطارهای سریع السیر می‌باشد. تشخیص و شناسایی به موقع خطا می‌تواند از توقف ناگهانی سیستم و خسارات جانی و مالی انسان‌ها جلوگیری کند. در شکل ‏1—1. سیستم کنترل مدرن نحوه‌ی روبرو شدن با عیب در سیستم‌های مدرن به تصویر کشیده شده‌است. همان‌گونه که مشاهده می‌شود، سیستم کنترل شده، بخش اصلی این تصویر می‌باشد که شامل محرک، سنسور و دینامیک فرآیند است. هرکدام از این بخش‌ها می‌تواند تحت تاثیر عوامل بیرونی مانند نویز فرآیند، نویز اندازه‌گیری و یا اغتشاش خارجی قرار گیرد. به علاوه در مواردی که بحث تشخیص خطا با قابلیت اطمینان بالا مطرح می شود، بایستی عدم قطعیت های سیستم را در نظر گرفت. در چنین شرایطی سیستم همچنان ممکن است تحت تاثیر عیب ( با تعریفی که قبلا از آن ارائه شد) باشد [[ii]]. در این صورت انتظار ما از سیستم تشخیص عیب این است که بتواند رخداد عیب را از بین سایر عوامل بیرونی تمیز دهد.
 
‏1—1. سیستم کنترل مدرن [2]
همان‌گونه که قبلا بیان شد، در حالت کلی می‌توان عیب را هر گونه انحراف غیر مجاز در رفتار و یا پارامترهای مشخصه‌ی سیستم تعریف کرد؛ به عنوان مثال عملکرد نامناسب حسگر[2] در سیستم را می‌توان به عنوان عیب در نظر گرفت. به بیان دیگر هر تغییر غیر منتظره‌ای که موجب تنزل عملکرد سیستم شود، در حوزه‌ی عیوب سیستم قرار می‌گیرد. در مقابل عیب اصطلاح نابودی[3] نیز مطرح می‌شود که به توقف و فروپاشی کامل سیستم اشاره دارد. شایان ذکر است که عیب بیشتر به عملکرد نامناسب گفته می‌شود و استفاده ازاصطلاح نابودی بیشتر مقتضی رخداد فاجعه است؛ چرا که در واقع نابودی، ناتوانی دائمی دستگاه را در انجام وظایفش تحت شرایط عملکرد تعریفی به همراه دارد[2].
دسته‌بندی‌های مختلفی می‌توان از عیب ارائه داد. دسته بندی‌ می‌تواند براساس مکان رخ دادن عیب در سیستم و یا بر اساس تغییرات زمانی پیشرفت عیب در سیستم باشد. بر اساس محل عیب میتوان سه دسته عیب به صورت زیر تعریف کرد[2]:
الف. عیب محرک[4]، که شامل عملکرد نادرست در تجهیزاتی است که سیستم را تحریک می‌کند. به عنوان مثال عیب محرک الکترومکانیکی در یک موتور دیزلی.
ب. عیب فرآیند[5]، هنگامی رخ می‌دهد که تغییرات در سیستم، عدم اعتبار روابط دینامیکی حاکم بر سیستم را به همراه داشته باشد. به عنوان مثال نشت تانک در یک سیستم کنترل دو-تانکه.
ج. عیب حسگر[6]، که خود را به صورت تغییرات جدی در اندازه‌گیری‌های سیستم نشان می‌دهد.
همچنین بر اساس روند تغییرات زمانی عیب می‌توان دسته‌بندی زیر را ارائه نمود[[iii]]:
الف. عیب ناگهانی[7]، که آن را به صورت توابع پله‌ای شکل مدل می کنند. این عیب معمولا خود را به صورت بایاس در سیگنال موردارزیابی نشان می‌دهد.
ب. عیب هموار[8]، که آن را به صورت توابع مرتبه اول مدل می‌کنند. این عیب معمولا خود را به صورت واگرا و منحرف شدن سیگنال موردارزیابی از مقادیر عادی نشان می‌دهد.
ج. عیب متناوب[9]، ترکیبی از ضربه‌ها با دامنه‌های متفاوت است.
در شکل ‏1—1. سیستم کنترل مدرن [2]بلوکی تحت عنوان تشخیص خطا[10] به موازات سیستم اصلی قرار دارد. نقش اصلی این بلوک، مانیتور کردن رفتار سیستم و جمع‌آوری هرگونه اطلاعات مربوط به عملکرد غیر عادی در هریک از اجزای سیستم است. بنابراین وظیفه‌ی تشخیص خطا را می‌توان به سه قسمت عمده تقسیم کرد[2]:
الف. کشف عیب[11]، این بخش به تصمیم‌گیری درباره‌ی وضعیت سیستم برمی‌گردد. تشخیص اینکه برای سیستم اتفاق غیر عادی رخ داده است و یا سیستم در شرایط عادی در حال کار است.
ب. تمیز دادن عیب[12]، این بخش به تعیین موقعیت و محل رخ­دادن خطا می‌پردازد. مثلا اینکه کدام سنسور و یا محرک درگیر عیب هستند.
ج. شناسایی عیب[13]، تعیین اندازه، نوع و طبیعت عیب در این بخش جا دارد.
روش­­های تشخیص خطای مختلفی تا کنون طراحی شده­اند. همچنین این روش­ها بر اساس معیارهای مختلفی به گروه­های متفاوت قابل طبقه بندی هستند. در این قسمت دسته­بندی زیر از [[iv]] ارائه شده است. روش­های عیب­یابی را می­توان در سه دسته­ی مختلف جای داد:
الف. سخت افزاری قابلیت اطمینان[14]، این روش از روش­های قدیمی عیب­یابی می­باشد. پایه­ی این روش بر اساس استفاده از چندین حسگر، محرک و پردازشگر سخت­افزاری و یا نرم­افزاری است که وظیفه­ی کنترل و اندازه­گیری پارامتر بخصوصی از سیستم را به عهده دارند. در ادامه یک سامانه‌ی رای‌گیری به کار گرفته می‌شود که در مورد رخداد و عدم رخداد عیب و محل نسبی رخداد خطا تصمیم می‌گیرد. استفاده از این روش در سیستم‌های بسیار حساس همچون کنترل پرواز بسیار مرسوم می‌باشد. گرچه این متود بسیار قابل اطمینان است؛ اما تجهیزات اضافه و نگهداری و تعمیر آن‌ها هزینه‌بر است. به‌علاوه نیاز به فضای لازم برای تجهیزات سخت افزاری این روش از مشکلات جدی آن به حساب می‌آید.
ب. روش‌های برپایه‌ی سیگنال[15]، این روش در عمل یکی از روش‌های متداول برای عیب‌یابی می‌باشد. ایده‌ی اصلی این روش مانیتور کردن سطح یک سیگنال خاص از سیستم می‌باشد؛ در صورتی که این سیگنال به یک حد آستانه‌ی مشخص برسد، آلارم رخداد عیب فعال می‌شود. این متود برای استفاده‌ی عملی بسیار راحت است؛ اما مشکلات و معایب جدی خاص خود را دارد. اولین مشکل این که این روش مقاوم[16] نیست. مقاوم نبودن به این معناست که در حضور نویز، تغییرات ورودی و یا تغییر نقطه‌ی کار ممکن است که آلارم رخداد عیب به اشتباه فعال شود. دومین مشکل این که یک عیب به تنهایی می‌تواند موجب تجاوز تعداد زیادی از سیگنال‌های سیستم از حد آستانه‌شان شود؛ بدین ترتیب، تشخیص موقعیت و محل خطا بسیار سخت می‌شود. در راستای حل این مشکلات، ترکیب این روش‌ها با روش‌های آماری و تصادفی مطرح می‌شود؛ این روش برای توسعه دادن مقاومت و دقت روش‌های عیب یابی است.
ج. روش‌های برپایه‌ی مدل[17]، کلیت این روش را می توان به این صورت بیان کرد که ابتدا یک مدل ریاضیاتی از سیستم، با اطلاعات اولیه‌ای که از سیستم داریم تعریف می‌کنیم؛ سپس برخی از پارامترهای قابل دسترس از سیستم اصلی اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از مدلی که در ابتدای کار طراحی شد، مقادیر پارامترهای اندازه‌گیری شده را تخمین می‌زنیم و پارامترهای واقعی سیستم با پارامترهای تخمینی از مدل سیستم مقایسه می‌شوند. سیگنالی به نام سیگنال باقیمانده از تفاوت بین مقادیر واقعی اندازه‌گیری شده‌ی پارامتر ها و مقدار تخمینی آنها ساخته می‌شود. در ادامه حد آستانه‌ای بررای سیگنال باقیمانده تعریف می‌شود. سیگنال‌های باقیمانده‌ی مختلفی برای تشخیص رویداد عیب در قسمت های مختلف سیستم قابل نعریف هستند. تحلیل هر یک از این سیگنال‌های باقیمانده می‌تواند در بخش تشخیص محل خطا مفید باشد.
گاه با در نظر نگرفتن متودهای عیب یابی سخت افزاری، که در دسته بندی قبل دسته‌ی الف را شامل می‌شدند، باقی روش های عیب یابی را در سه دسته جای می‌دهند. همانند آن چه در [1] آمده است. سه دسته‌ی یاد شده به این صورت می‌باشند:
الف. روش‌های بر پایه‌ی داده[18]، این دسته از روش‌های عیب‌یابی را می‌توان معادل دسته‌ی بر پایه‌ی سیگنال در دسته‌بندی قبلی دانست. مقادیر اندازه گیری لازم به صورت مستقیم از داده های فرآیند ضبط می‌شوند. سیستم‌های کنترل صنعتی مدرن، از یک سیستم کاملا صنعتی گرفته تا یک ماشین تولید کاغذ ساده، سیستم‌های بزرگ مقیاس[19] همراه با ابزارآلات پیچیده‌ی فر آیندهای مدرن هستند. سیستم های بزرگ مقیاس حجم عظیمی از داده‌ها را تولید می‌کنند. گرچه این داده‌های تولیدی معادل اطلاعات زیاد از سیستم هستند؛ اما از سوی دیگر این مسئله حائز اهمیت است که اپراتور و یا مهندس بتواند با مشاهده کردن داده‌های ضبط شده از سیستم به راحتی عملکرد سیستم را مورد ارزیابی قرار دهد. نقطه‌‌ی قوت متودهای عیب یابی برپایه‌ی داده این است که میتواند داده‌ها با ابعاد بالا را به فضای با ابعاد کوچکتر انتقال دهد، که در فضای جدید تنها داده‌های مهم موجود هستند.با محاسبه‌ی اطلاعات آماری معنادار از داده‌های مهم فضای کاهش یافته، روش‌های عیب‌یابی برای سیستم‌های بزرگ مقیاس به طرز قابل توجهی توسعه یافته‌اند. بزرگترین عیب این دسته، وابستگی شدید به کمیت و کیفیت داده‌های فرآیند می‌باشد.
ب. روش‌های تحلیلی[20]، این دسته را می توان به عنوان زیر دسته‌ای از گروه ج دسته‌بندی [4] در نظر گرفت. روش‌های تحلیلی بر خلاف روش‌های بر پایه‌ی داده، از مدل‌های ریاضیاتی استفاده می‌کنند؛ این مدل‌های ریاضیاتی از اصول اولیه به دست می‌آیند. روش‌های تحلیلی در مواردی که اطلاعات کافی از سیستم داریم، کاربرد دارند؛ به عنوان مثال در جایی که مدل رضایت‌بخش و اطلاعات سنسورهای کافی از سیستم را در اختیار داریم. این دسته شامل روش‌های تطبیقی تخیمن پارامتر[21]، روش‌های رویتگر[22] و روش‌های روابط معادل[23] می‌باشد. بیشترین کاربرد روش‌های تحلیلی در سیستم‌های با تعداد ورودی و خروجی و متغیرهای حالت کم می‌باشد. به کار بردن این روش برای سیستم‌های بزرگ مقیاس کار سختی می‌باشد، چرا که نیازمند مدلی با جزئیات کافی از سیستم می‌باشد و تعریف همچین مدلی از سیستم بزرگ مقیاس نیازمند دستیابی به تمام وابستگی‌های متقابل بین قسمت‌های مختلف یک سیستم چند متغیره می‌باشد. مهم‌ترین مزیت این روش همانگونه که از نام آن برمی‌آید قابلیت تفسیرپذیری فیزیکی پارامترهای فرآیند است. به عبارت دیگر هنگامی که مدل ریاضیاتی جزئی از سیستم در دسترس باشد، استفاده از روش‌های تحلیلی عیب‌یابی نسبت به روش‌های برپایه‌ی داده ارجحیت دارد.
ج. روش‌های برپایه‌ی اطلاعات، این دسته را می توان به عنوان زیر دسته‌ی دیگری ازگروه ج دسته‌بندی [4] در نظر گرفت. این روش‌ها از مدل‌های کیفی برای توسعه‌ی عملکرد عیب‌یابی استفاده می‌کنند.این روش‌ها به خصوص برای زمانی که مدل ریاضیاتی دقیقی از سیستم در دست نیست، بسیار قابل استفاده است.بسیاری از این روش‌ها بر پایه‌ی اطلاعات غیر دقیق، سیستم‌های هوشمند و شناسایی الگو عمل می‌کنند. همانند روش‌های تحلیلی، از این دسته نیز در مورادی که تعداد ورودی، خروجی و متغیرهای حالت سیستم کم باشد استفاده می‌کنند چرا که تعریف یک مدل کیفی از سیستم‌های بزرگ مقیاس نیازمند تلاش بسیار است. گاه با استفاده از روش‌های نرم‌افزاری، امکان استفاده از روش‌های برپایه‌ی اطلاعات، حتی برای سیستم‌های پیچیده فراهم می‌شود.
تا کنون دو دسته بندی متداول از روش‌های عیب‌یابی بیان شده است. اما دسته‌بندی کامل‌تری که در برخی مراجع دیده می‌شود به شرح زیر است. در این دسته‌بندی، روش‌ها را به دو دسته‌ی اصلی برپایه‌ی مدل و بر پایه‌ی حافظه‌ی فرآیند تقسیم می‌کنند. هر کدام از این دسته‌های اصلی به دو زیر دسته تقسیم می‌شوند، زیر دسته‌ی کمی[24] و کیفی[25].
روش‌های بر پایه‌ی مدل که در دسته‌ی ج دسته‌بندی[4] قبلا توضیح داده شد. این روش‌ها بر اساس فهم فیزیکی اولیه‌ای است که از سیستم در اختیار داریم. این اطلاعات پیشین هم در غالب مدل‌های کمی و هم در غالب مدل‌های کیفی قابل تحقق هستند. مدل‌های کمی نیازمند اطلاعات دقیق و جزئی از فیزیک سیستم هستند، در حالی که مدل‌های کیفی به صورت قواعد کیفی و مفاهیم فیزیکی کیفی قابل پیاده‌سازی هستند. دو زیر دسته‌ی اخیر پیش از این در دسته‌ی ب و ج از دسته‌بندی [1] توضیح داده شدند.
روش‌های بر پایه‌ی حافظه‌ی فرآیند[26]، از مقادیر کافی داده‌های موجود در حافظه‌ی سیستم برای عیب‌یابی بهره می‌برند. داده‌های حافظه به اطلاعات مفیدی تغییر شکل یافته و به سیستم تشخیص خطا گزارش می‌شود. به فرآیند تغییر شکل داده‌های حافظه به اطلاعات مفید، استخراج مشخصه گویند. استخراج مشخصه هم می تواند طی یک پروسه‌ی کمی صورت پذیرد و هم می‌تواند طی یک پروسه‌ی کیفی باشد. حالت اول از طریق روش‌های جعبه‌ی سیاه[27]، بدون هیچ گونه اطلاعاتی از سیستم و حالت دوم از طریق روش‌های جعبه‌ی خاکستری[28]، با اطلاعات کیفی و نسبی راجع به سیستم ممکن است [[v]].
دسته‌بندی فوق از بین سایر دسته‌بندی‌ها کامل‌تر به نظر می‌آید. روش‌های برپایه‌ی مدل کمی را می‌توان مجددا به دو زیر دسته‌ی جامع[29] و ساده شده[30] تقسیم کرد. برای مدل کردن حالت گذرای رفتار یک سیستم، استفاده از مدل جامع شامل جزئیات بسیار مفید است. زیر دسته‌ی دوم به جهت سادگی در مورد توجه است؛ چرا که با تبدیل مشتقات جزئی به مشتقات معمولی و یا حتی معادلات جبری، موجب سادگی محاسبات می‌گردد [[vi]]. مدل‌های فیزیکی ساده شده، معمولا از یک مدل ریاضی صریح و ساده استفاده می‌کنند؛این امر تشخیص عیب را با سهولت بیشتری همراه می‌کند. مشکل روش‌های کمی برپایه‌ی مدل این است که پیچیده هستند و به سختی قابل توسعه می‌باشند[6]، [[vii]]، [[viii]].

بر خلاف روش‌های کمی برپایه‌ی مدل که از روابط ریاضی برای نمایش اطلاعات سیستم استفاده می‌کنند، روش‌های کیفی برپایه‌ی مدل از روابط کیفی و اطلاعات پایه‌ای برای نمایش اطلاعات سیستم استفاده می‌کنند. این دسته را می‌توان به دو گروه روش‌های برپایه‌ی قواعد و گروه روش‌های بر پایه‌ی اطلاعات فیزیکی کیفی تقسیم کرد. روش‌های برپایه‌ی قواعد از اطلاعات سیستم برای نوشتن پایگاهی از قواعد اگر-آنگاه استفاده می‌کند.این روش‌ها به راحتی قابل توسعه و کاربرد هستند[6]. مدل‌های کیفی دربردارنده‌ی اطلاعات کیفی هستند که از رفتار فیزیکی سیستم استنباط می‌شود [[ix]]. روش های کیفی در فرآیندهای غیر حساس بسیار پرکاربرد هستند[6]. وبرای این که بتوان عیب را به درستی تشخیص داد بایستی پایگاه قواعد کاملی داشته باشیم.
روش‌های برپایه‌ی حافظه‌ی فرآیند، به دنیال یک رابطه‌ی صحیح بین ورودی‌ها و خروجی‌های اندازه‌گیری شده از سیستم هستند. اگر این رابطه هیچگونه کعنای فیزیکی خاصی نداشته باشد، روش جعبه سیاه خواهد بود[6]. اما در صورتی که رابطه‌ی استخراج شده بر اساس معانی فیزیکی نسبی سیستم باشد روش جعبه خاکستری خواهد بود. به‌طور کلی روش‌های برپایه‌ی حافظه هنگامی که داده‌های آموزشی به‌راحتی قابل تولید و جمع‌آوری باشند، بسیار کاربرد خواهند داشت [6].
 
دسته بندی های مختلفی از روش‌های عیب‌یابی بیان شد. برای این که کاربر بتواند به این روش‌ها اعتماد کند، این روش ها بایستی دارای خصوصیات لازم باشند. این خصوصیات در [7] به شرح زیر آمده است:

• کشف و تشخیص سریع محل عیب

• قابلیت تمیز دادن بین انواع مختلف عیب

• قابلیت شناسایی عیوب جدید

• مقاوم بودن، روش عیب‌یابی بایستی حساسیت کمی نسبت به نویز و عدم قطعیت‌های سیستم داشته باشد.

• قابلیت تطبیق، مدلی که برای عیب‌یابی استفاده می‌شود، بایستی قابلیت تطبیق به رفتار دینامیکی سیستم را داشته باشد.

• قابلیت تشخیص چندین عیب مختلف

• امکان تفسیر پذیری، تصمیم و عملکرد یک واحد عیب‌یابی بایستی توجیه‌پذیر باشد.

• روش عیب‌یابی بایستی عدم قطعیت سیستم، اغتشاشات فرآیند و عیب واقعی را از یکدیگر تمیز دهد.

 
[1]Fault
[2] Sensor
[3] Failure
[4] Actuator fault
[5] Process fault
[6] Sensor fault
[7] Abrupt fault
[8] Incipient fault
[9] Intermittent fault
[10] Fault diagnosis
[11] Fault detection
[12] Fault isolation
[13] Fault identification
[14] Hardware redundancy
[15] Signal based fault detection
[16] Robust
[17] Model based fault detection
[18] Data-driven methods
[19] Large-scale systems
[20] Analytical methods
[21] Adaptive parameter estimation
[22] Observer-based methods
[23] Parity relations
[24] Quantitative methods
[25] Qualitative methods
[26] Process history based
 
[27] Black box
[28] Gray box
[29] Quantitative detailed models
[30] Quantitative simplified models
[[i]] L. H. Chiang, E. L. Russell, and R. D. Braatz, Fault Detection and Diagnosis in Industrial Systems. Springer, 2001.
[[ii]] M. Witczak, Modelling and Estimation Strategies for Fault Diagnosis of Non-Linear Systems. Springer, 2007.
[[iii]] S. Simani, C. Fantuzzi, and R. J. Patton, Model-Based Fault Diagnosis in Dynamic Systems using Identification Techniques. Springer, 2002.
[[iv]] I. Izadi Najaf Abadi, “Fault diagnosis in sampled-data systems”,Ph. D. Dissertation, Dept. ECE, University of Alberta, Edmonton, Fall 2006.
[[v]] M. D. Shah, “Fault detection and diagnosis in nuclear power plant- a brief introduction”, International Conference on current trends in technology, NuiCone, 2011.
[[vi]] S. Katipamula, M. Brambley, “Methods for fault detection, diagnostics, and prognostics for building systems- a review”, International Journal of HVAC&R research, vol.11, no.2, Apr. 2005.
[[vii]] V. Venkatasubramanian, R. Rengaswamy, K. Yin and S. N. Kavuri, “A review of process fault detection and diagnosis Part I: Quantitative model-based methods”, Computers & Chemical Engineering 27, pp. 293-311, Apr. 2002.
[[viii]] V. Venkatasubramanian, R. Rengaswamy, K. Yin and S. N. Kavuri, “A review of process fault detection and diagnosis Part III: Process history based methods”, Computers & Chemical Engineering 27, pp. 327-346, Apr. 2002.
[[ix]] V. Venkatasubramanian, R. Rengaswamy, K. Yin and S. N. Kavuri, “A review of process fault detection and diagnosis Part II: Qualitative models and search strategies”, Computers & Chemical Engineering 27, pp. 313-326, Apr.2002.
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

• کلیات

هنگامی که در دهه شصت تکنولوژی‌های اتوماسیون دیجیتال در دسترس قرار گرفت، از آن‌ها جهت بهبود و توسعه سیستمهای اتوماسیون صنعتی استفاده شد. مفاهیمی مانند صنایع خودکار و سیستمهای کنترلی خودکار توزیعی، در زمینه اتوماسیون صنعتی معرفی گردید و کاربرد شبکه‌های ارتباطی تقریبا رشد قابل توجهی نمود. با گسترش شبکه‌های ارتباطی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، جمع آوری اطلاعات و عملیات کنترلی در سطو ح پایین به این شبکه‌ها سپرده شد. این گسترش تا جایی پیشرفت نمود که امروزه در یک سیستم مدرن اتوماسیون، دستگاه‌های موجود در سطوح مختلف سیستم، از طریق این شبکه های ارتباطی به انتقال داده‌ می‌پردازند. از این رو کوشش‌هایی جهت استاندارد سازی بین المللی در زمینه شبکه‌ها صورت گرفت که دستاورد مهم آن پروتکل اتوماسیون صنعتی MAP در راستای سازگاری سیستم‌های ارتباطی بود. پروتکل MAP جهت غلبه بر مشکلات ارتباطی بین دستگاههای مختلف اتوماسیون گسترش پیدا کرد و به عنوان یک استاندارد صنعتی جهت ارتباطات داده ای در کارخانه‌ها پذیرفته شد. عملکرد و قابلیت اطمینان یک سیستم اتوماسیون صنعتی در حقیقت به شبکه ارتباطی آن بستگی دارد. در یک شبکه ارتباطی اتوماسیون صنعتی، بهبود عملکرد شبکه و قابلیت اطمینان آن و استاندارد بودن ارتباطات با توجه به اندازه سیستم و افزایش حجم اطلاعات تعیین می‍گردد [1].
 
امروزه یک کارخانه با اتوماسیون مدرن یا نسبتا مدرن، اتاق‌های فرمان و کنترل، از محل‌هایی هستند که نسبت به گذشته پیشرفت‌های بسیار جالب توجهی داشته اند. در چنین اتاق‌هایی از پانل‌های بزرگ قدیمی[3] که شکل فرآیند روی آنها ترسیم شده بود و به چراغهای سیگنال زیادی مجهز بودند دیگر خبری نیست. همه چیز را بایستی در صفحات کامپیوتر یا اصطلاحاً HMI جستجو کرد. اما افراد کاوشگر در پشت این صفحات به دنبال ارتباطات فیزیکی بین کامپیوتر و فرآیند هستند و با مختصر جستجو به پانل‌هایی در همان نزدیکی برخورد می‌کنند که تجهیزات ارتباطی در آن نصب گردیده اند. و با نگاهی به تجهیزات ارتباطی سخت افزاری شبکه در یک نگاه متوجه می‌شوند که شبکه مورد استفاده همان شبکه معروف اترنت صنعتی[5] است [2].
امروزه شبكه اترنت در كاربرد‌های اداری نیز آنقدر معروف و مرسوم شده كه بسیاری از كاربران غیر متخصص نیز با تجهیزات آن مانند هاب، سوئیچ، كابل و … آشنا هستند. در هر صورت در كاربرد HMI اگر چه ممكن است در مواردی و بدلایلی ارتباط فوق را بصورت‌های دیگر و توسط شبكه‌های صنعتی دیگر نیز بتوان مشاهده كرد، ولی در سیستم‌های مدرن امروزه كمتر اتفاق می‌افتد كه در سطحHMI شبكه ای به جز اترنت صنعتی بكار گرفته شود.
برای روشن شدن مبحث به جایگاه دو شبکه اترنت و پروفیباس در این هرم اتوماسیون می‌پردازیم:

• جایگاه اترنت در هرم اتوماسیون

ساختار یک سیستم اتوماسیون جامع، که دربرگیرنده تجهیزات مختلف کنترل و مانیتورینگ است، را به ساختاری هرمی شکل تشبیه می‌کنند. در این ساختار هر دسته از تجهیزات بسته به نوع و کاربرد جایگاه خاصی دارند. بر این اساس سطوح مختلفی را برای این هرم

 تعریف می‌کنند و در هر سطح تجهیزات مربوطه را همراه با شبکه‌های صنعتی قابل استفاده معرفی می‌نمایند. پایین ترین سطح حسگرها و عملگرها هستند. همانطور که از نامش پیداست سطحی است که در آن سنسورها و عملگرها قرار می‌گیرند. یکی از شبکه‌های صنعتی معروف که در این سطح استفاده می‌شود ASI است. سطح بالاتر فیلد است. در این سطح تجهیزاتی مانند ورودی خروجی‌های ریموت و ثبات‌ها و دیگر وسایل فیلد قرار می‌گیرند و شبکه مورد استفاده آنها

می تواند پروفیباس باشد. از سطح فیلد که بالاتر برویم به سطح کنترل می‌رسیم. در این سطح PLC‌ها، سیستم‌های DCS و HMI‌ ها قرار می‌گیرند، در برخی تقسیم بندی‌ها سطح کنترل را به دو سطح HMI و کنترل تقسیم بندی می‌کنند؛ و بالاخره بالاترین سطح مدیریت است که در آن سیستم‌های اطلاعات مدیریت مانند سیستم‌های تولید، نگهداری، تعمیرات، فروش و خرید قرار می‌گیرد. در برخی موارد اطلاعات موجود در سطح کنترل به صورت خام قابل استفاده برای سطح مدیریت نیستند و بایستی روی آنها پردازش صورت گیرد. از این رو سطح واسطی بین ایندو با عنوانMES تعریف می‌شود. اما آنچه لازم است مورد توجه قرار گیرد آنست که در هرم فوق هرقدر از سطح پایین به سطح بالا نزدیک می‌شویم تمرکز اطلاعات بیشتر می‌شود. بنابراین برای جابجایی آنها، به شبکه‌هایی با سرعت بالاتر نیازمندیم [3].
[1] Computer Integrated Manufacturing
[2] Distributed computer Control System
[3] Mimic
[4] Human Machine Interface
[5] Industrial Ethernet
[6] Actuator Sensor Interface
[7] Recorder
[8] Process Logic Controller
[9] Distributed Control System
[10] Manufacturing Execution System
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

• افزایش فواصل فازی

• افزایش پهنای برج

• افزایش حریم خطوط

• افزایش عرض باند عبور

 
استفاده از خطوط انتقال نیرو کمپاکت و نزدیک سازی فازها با بهره‌گیری از شیوه‌های مختلف، روش‌هایی هستند که در تقلیل مساحت زمین اشغالی به کار گرفته می شوند.
 
2-2- تعریف خطوط انتقال کمپاکت
کمپاکت سازی خطوط به کلیه ترفندها و روش‌هایی اطلاق می گردد که در نزدیک سازی فواصل افقی و عمودی فازها مؤثر باشند. طبیعی است نزدیک سازی فازها خود به عوامل بسیار متعدد دیگری بستگی دارد که در مجموعه دانش های متعلق به خطوط انتقال کمپاکت جای میگیرند. بنابراین حاصل تمام این روش‌ها سبب تقلیل پهنا و ارتفاع پایه ها یا برج ها میشوند.
به طور کلی خطوط انتقال کمپاکت به پایه ها یا برج‌های خاصی اطلاق نمیشود بلکه بر حسب اینکه هدف از کمپاکت سازی چه باشد می‌توان روش‌های مختلفی را بکار گرفت.به عبارت دیگر پهنای برج یا فاصله فازهای کناری که عملا در محاسبه عرض باند عبور دخالت دارد، بر حسب اینکه خطوط انتقال معمولی یا خیلی کمپاکت باشند میتواند، در محدوده وسیعی تغییر نماید. بنابراین خطوط کمپاکت میتواند از انواع مختلفی تشکیل گردد که بر حسب شرایط جغرافیایی و جوی منطقه و سایر پارامترهای فنی واقتصادی میتواند تغییر نماید.


2-3- مزایا و معایب خطوط انتقال کمپاکت
تجارب کشورهای پیشرفته جهان نشان میدهد که استفاده از خطوط انتقال کمپاکت به خصوص در مناطق شهری یا مناطقی که محدودیت زمین وجود داشته باشد در اغلب موارد اقتصادی و موجه میباشد، اما این نوع خطوط دارای مزایا و معایبی نیز می باشند که ذیلأ بطور اختصار به آنها اشاره میگردد:
2-3-1- مزایای خطوط انتقال کمپاکت- برخی از مزایا خطوط انتقال کمپاکت به شرح زیر می باشد:

• فواصل فازها کاهش می یابند

• پهنای برج کاهش می یابد

• عرض باند عبور کاهش می یابد

• مساحت زمین اشغالی کاهش می یابد

• 

•  

• کل قیمت زمین اشغالی در طول مسیر کاهش می یابد

• امکان نصب خطوط با ولتاژ بالاتر در مسیر خطوط با ولتاژ پایین تر میسر می گردد

• برجهای خطوط کمپاکت دارای زیبایی ظاهری بهتری می باشند

• پایین بودن ابعاد برج ها امکان نصب آنها را حتی در وسط اتوبانها هم میسر می سازد

• نیاز به فونداسیون کمتری دارد

• توان انتقالی از واحد زمین اشغالی بیشتر می شود

• در مناطق شهری یا مناطقی که قیمت زمین زیاد است ، هزینه انتقال انرژی کاهش می یابد

• راکتانس سلفی خط کاهش می یابد

• راکتانس خازنی خظ افزایش می یابد

• افت ولتاژ بهبود می یابد

• تلفات انرژی قدری کاهش می یابد

• توان انتقالی و ظرفیت خط افزایش می یابد

 
2-3-2- معایب خطوط انتقال نیرو کمپاکت- در کنار مزایایی که در بالا به آنها اشاره گردیده است برخی از معایب این نوع خطوط انتقال نیرو به شرح زیر می باشند :

• سرمایه گذاری خط افزایش می یابد

• فاصله پایه های خط انتقال باید کاهش یابد

• تعداد پایه ها افزایش می یابد

• قابلیت اطمینان برق رسانی کاهش می یابد

• جریان اتصال کوتاه افزایش می یابد

• به دلیل افزایش جریان عبوری از فازها شدت میدان مغناطیسی افزایش می یابد

***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

دو امر بسیارمهم و دشوار از امور رشد و تکاملی دوران پیری به جنبه هایی مربوط می شوند که مخصوصاً برای همه بزرگسالان مهم هستند: کار و زندگی خانوادگی. اشخاص سالخورده دراین جنبه ها طبعاً با مسائل سازشی مواجه می شوند چنانکه احتمالاً درگذشته خود با بعضی ازآنها مواجه بوده اند. اما در این دوره ازجهات متعدد بی مانند هستند. مثلاً نه تنها باید با شرایط کاری سازگار شوند بلکه باید با این واقعیت هم بسازندکه سودمندی آنها به سبب سالمند شدن کمترشده است ودرنتیجه، شأن ومقام آنها درگروه کارکاهش یافته است. ازاین گذشته، اشخاص سالمند، مخصوصاً پس ازپیری،  با مشکلاتی جهت سازش با بازنشستگی مواجهند(شعاری نژاد،1376).

پدیده بازنشستگی فرآیندی چند بعدی است که تابع ویژگیهای گروهی، ملی و پیوند های فرهنگی بوده وبستگی به خصوصیات فردی و شرایط زمانی و مکانی دارد. واکنش های عاطفی نسبت به این پدیده و درک نهایی آن دارای جنبه های متغیر فردی ، ابعاد وسیع اجتماعی و عمومی است. (باکلی[1]، 1976).

بازنشستگی یعنی جداشدن فرد از نقشی که سال های متمادی داشته است و در قالب جدیدی درآمدن،، چون سالمند معمـولاً با نقـش جدید آشنایی ندارد دچـار سرگردانی و اضطراب شده و بــرخلاف آنچه از بازنشستگی به عنوان شروع آزادی تصــور می شود ، سالمند خود را بیش از پیش افسرده می یابد ؛ کـــه این موضوع ازلحاظ روانی و جسمی تأثیر فراوانی برکیفیت زندگی اوخواهد گذاشت(شجری،1373).

گاهی مردان سالمند، بازنشستگی را نوعی از کارافتادگی و انزوای اجتماعی تلقی می کنند و طبیعتاً با شروع بازنشستگی دچار خلاء روانی می شوند (کریک وگریس[2]، 1989) .

• ناحیه 1 : قبل از سرعت قطع پایین(V cut-in)، در این ناحیه سرعت باد کمتر از حداقل سرعت مورد نیاز طراحی است که توان الکتریکی تولید نمیشود.

• ناحیه 2 : در این ناحیه سرعت باد از سرعت قطع پایین تا سرعت نامی تغییر میکند، در این ناحیه برای هر سرعت باد معین، بایستی سرعت توربین مقدار مشخص شده ای باشد که حداکثر راندمان را داشته باشیم، بنابراین مساله کنترلی در اینجا رسیدن به حداکثر توان است که این کار با تنظیم سرعت توربین در مقادیر مشخص شده به ازای سرعت باد صورت خواهد گرفت.

• ناحیه 3: در این ناحیه سرعت باد از سرعت نامی تا سرعت قطع بالا (V cut-out)، تغییر خواهد کرد. در این ناحیه برای این که توربین باد و اجزای آن آسیبی نبیند و از نقطه کار نامی فاصله نگیرد باید توان آیرودینامیکی ورودی به توربین محدود شود. با این کار تمام متغیرهای مشخصه توربین مانند سرعت، توان و گشتاور در محدوده مجاز باقی می ماند. در مقایسه با توربین دور ثابت که چنین قابلیتی ندارد با این کار ناحیه استحصال توان گسترش داده میشود، این درحالی است که در توربین های دور ثابت در صورت افزایش سرعت باد در محدوده ای بیشتر از حد نامی توربین شات دان می شد. در این قسمت همانطور که مشخص است مساله کنترلی ردیابی مقدار مرجع است که از حد مجاز فراتر نرود. این مقدار مرجع می تواند سرعت ، گشتاور و یا توان باشد.

• ناحیه 4 : بعد از سرعت V cut-out، در این ناحیه سرعت از حد مجاز قابل تحمل مجموعه توربین باد بیشتر شده و به لحاظ طراحی امکان بهره برداری از سیستم در این شرایط وجود ندارد و در این حالت توربین خاموش شده ، و پره ها در زاویه ای قرار میگیرد که نیروی آیرودینامیکی باد حداقل شده و ترمز مکانیکی نیز فعال می شود. در این وضعیت سرعتهای شدید باد به توربین آسیبی نخواهد رساند و چرخش پره ها متوقف خواهد بود.

موضوع این پایان نامه متمرکز بر ناحیه 3 یعنی محدود سازی توان خواهد بود. در این ناحیه همانطور که بیان شد سرعت باد از سرعت نامی تا سرعت قطع بالا تغییر خواهد کرد که در این توربین باد از 10 m/s تا 20 m/s خواهد بود. برای محدود کردن توان بایستی زاویه پره[2]

 های توربین باد به نحوی تغییر کند که نیروی آیرودینامیکی جابجا کننده[3] پره ها در محدوده نامی باقی بماند.

[1] Black Out
[2] Pitch Angle
[3] Lift
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است