دانلود گزارش کارآموزی آشنایی با وسایل ابزاردقیق مور د استفاده در ملی حفاری

جلسه اول

آشنایی با کاربرد ابزار دقیق درصنعت ملی حفاری

برای شستشوی دهانه چاه حفاری شده نیاز است سیال های مختلفی ازقبیل اسید_نیتروژن,گازوئیل,سیمان و .... در چاه تزریق شود که هم دهانه چاه راشسته وهم باعث افزایش فشارخروجی نفت وگاز شود.

مقدار فلو وغلظت سیال در اداره تعمیرات الکترونیک وابزاردقیق مورد بررسی قرارمی گیرد.

 بدین صورت که سیال رااز لوله ای عبورداده ودر طرفی از لوله منبع رادیواکتیو ودرطرفی دیگرسنسوری موجوداست که پارامتر λبرای سیال اندازه گیری می شود.هر چه سیال عبوری تراکم مولکولی(غلظت) کمتری داشته باشد  λبرای آن بیشتر است

برای اندازه گیری فلو هم در لوله های کوچک از ارفیس ودر لوله های بزرگ هم از ونچوری استفاده می کنند.معمولا سرعت در اندازه گیری فلو خیلی بیشترازسرعت دراندازه گیری غلظت است.از طرفی تغییرات در فلو در غلظت هم تغییر ایجاد می کند.بنا براین هرگاه بخواهند غلظت را کنترل کنند , سنسور غلظت و  سنسور فلو ,هردو را بایک حلقه کنترلی تودرتو نصب می کنند .تا حلقه داخلی با کنترل فلو از تغییر غلظت به خاطر تغییر فلو جلوگیری کندو حلقه خارجی از تغییرغلظت به خاطرتغییرسایرپارامترها جلوگیری کند

جلسه دوم

عملگرها

عملگرها در سیستم های کنترلی در صنعت ملی حفاری عموما شیرها(ولو)هستند.البته در قسمت تهویه موتورهای الکتریکی عملگرها می باشند.

دراین جلسه با شیرهایی که در صنع ملی حفاری استفاده می شوند آشنا می شویم

Safty Valve:

به معنی شیر اطمینان است . اگرسیال کافی وارد مخزن شده باشد,می توان یک سویچ در مخزن قرار داد که درصورت اضافی بودن شیر اطمینان باز شده وبه صورت on/off میزان سیال وارد شدهکنترل می گردد

البته شیرهای اطمینان معمولا به طور دستی و حلقه بازکنترل می شوند

Check Valve

این شیر در جاهایی که نباید برگشت سیال رخ دهداستفاده می شود.check Valveامکان عبور یکطرفه سیال رابرقرارمی کند

Seno loid Valve

این شیر از یک کنترلر on/off دستور می گیرد.به لحاظ ساختاری از یک سیم پیچ و یک هسته تشکیل شده است.که با گرفتن سیگنال دستور 20mA با حرکت هسته سیم پیچ, شیر باز یابسته می شود

جلسه سوم

و دسته آخر شیرهای پنوماتیکی یا الکتریکی می باشند که بسته به میزان سیگنال دریافتی درصدی از باز شده گی را در اختیار فراآیند قرار می دهند و معمولا برای کنترل فلو استفاده می شوند.

برای شیرهای قوی ازنوع پنوماتیکی وبرای شیرهای با قدرت کمتر ازنوع موتوراکتریکی استفاده می کنند

شیرهای پنوماتیکی  دارای یک صفحه(دیافراگم)می باشند که سیگنال(فشار هوا)وارد شده به شیر بالای صفحه جمع شده و باعث حرکت شیرمی شود

شیرهای الکتریکی دارای یک سروموتور می باشند که با گرفتن سیگنال ورودی 4_20mA موقعیت شیر(درصد باز شده گی را تعیین می کنند)

 سرو موتور موتوری است که خروجی آن موقعیت می باشد .

شیرهای پروانه ای

این شیرهاسه حالته می باشند ومعمولا ازکنترل کننده های logic یا رله ای فرمان  می گیرند

جلسه چهارم

کنترل کننده

باکس یونی پرو

طرز کار به این صورت است که اطلاعات توسط سنسورها به صورت سیگنال آنالوگ الکتریکی,وارد اتاق کنترل می شوند.در این اتاق سیگنال وارد شده توسط پردازشگروحافظه, پردازش وذخیره می شود و سیگنال دستوری به سایز 4_20mA به عنوان سیگنال دستور ضمن نمایش از این اتاق خارج شده وبه عملگر اعمال می شود.

قسمت تغذیه باید بتواند تغذیه DC سیستم ها ر فراهم کند

چنانچه سنسور یا عملگری پنوماتیکی داشته باشیم می توان از I/P وP/I استفاده کرد.اینها مبدل سیگنال پنوماتیکی و الکتریکی می باشند

I/P برای تبدیل الکتریکی به پنوماتیکی

P/I برای تبدیل پنوماتیکی به الکتریکی

الی رغم اینکه ولتاژ هم تولید راحت تری در قسمت سنسور دارد وهم تولید وارسال آن دراتاق کنترل راحت تراست ولی از جریان برای ارسال سیگنال استفاده می کنند.دلیل آن اینست که ولتاژ در طی انتقال به اتاق کنترل افت می کند و ولتاژی که در نهایت به اتاق کنترل می رسد وابسته به طول سیم خواهدبود.ولی چنانچه ازجریان برای انتقال سیگنال استفاده شود این وابستگی به طول سیم از میان خواهد رفت ودیگر افتی نداریم

درزمانهای گذشته که اکثر سنسورهاوعملگرهانیوماتیکی بودند,کنترل کننده هاهم نیوماتیکی بودند.در این ساختارهرحلقه نیازبه یک کنترل کننده داشت.بنابراین داشتن یک اتاق کنترل نتیجه  سیگنال های کنترلی الکتریکی وکنترل کننده های میکروپروسسوری است.

جلسه پنجم

آشنایی باسنسورهاوترانسمیترها

سنسور وسیله ای است که بتوانددراثر روبه روشدن باکمیت مطلوب آن رابه کمیت فیزیکی قابل سنجش( مکانیکی)تبدیل کند بدون دریافت انرژیاز دنیای خارج

مثل دماسنج , بالشتک و غیره

مبدل وسیله ایست که کمیتی فیزیکی را با دریافت انرژی به کمیتی دیگر تبدیل کند مثل فلاپر

به مجموعه ی مبدل وتقویت کننده ترانسدیوسر گویند

به مجموعه ی سنسور وترانسدیوسر , ترانسمیترگویند

FT: ترانسمیتر فلو

PT:ترانسمیتر فشار

LT: ترانسمیتر سطح

TT:ترانسمیتردما

چون سنسور ها معمولاکمیتها رابه شکل مکانیکی تبدیل میکنند معمولا ورودی ترانسدیوسرها که همان خروجی سنسور می باشد مکانیکی است وترانسدیوسریکه بتواند حرکت مکانیکی رابه سیگنال 4_20mAتبدیل کند ساختار ساده و مشخصی داردو معمولا قسمت سنسورترانسمسترها خیلی متفاوت می باشد

به عنوان مثال ترانسدیوسر می تواند ساختاری مثل شکل زیر داشته باشد

هرچه نیروبیشترباشد نورتابیده شده برفتوسل بیشترشده ودرنتیجه جریان بیس و امیتر ترانزیستوربیشترمیشود

جلسه ششم

انواع ترانسمسترهای فلو

FTها انواع مختلف دارندکه بسته به شرایط میتوان ازهریک استفاده کرد

1-

این نمونه دارای پره هایی می باشد که دراثربرخوردباسیال به چرخش درآمده وسبب تولیدپالس هایی میشود که فرکانس این پالسها متناسب بافلوسیال می باشد

2-

برای لوله های کوچکترمی توان ازاورفیس استفاده کرد.اورفیس صفحه ای است بایک سوراخ که درمسیر سیال نصب می شود.این سوراخ باعث به وجودآمدن اختلاف فشارمیشود,که این اختلاف فشاربافلورابطه دارد

F~(ΔP)^.5

ونچوری ازقراردادن دوقیف درلوله ساخته می شودکه اساس عملکردآن مانند اورفیس است

3-

دراین روش امواج صوتی(آلتراسونیک)به صورت مایل درلوله منتشر می شود تا مدت زمان بیشتری درحال برخوردباسیال باشند.یک گیرنده هم در پایین لوله نصب می شود.حال میزان فلو مواد برروی زمان بین ارسال ودریافت تاثیرمیگذارد

ماژول التراسونیک دربازار به صورت یک پکیج فرستنده گیرنده آماده موجوداست .این ماژول باامواج صوتی کارمی کندوبرد ودقت کمی دارد.برای استفاده های بادقت وبرد بیشتر می توان از لیزراستفاده کرد

4-

طبق قانون داپلراگرصوت به جسم متحرکی برخوردکند بافرکانس متفاوت بافرکانس ارسال , بازتاب می شود

بااستفاده ازاین قانون میتوان امواج صوتی راارسال کرد و با اندازه گیری فرکانس امواج بازتاب شده پی به فلوسیال برد

بااستفاده ازاین قانون میتوان امواج صوتی راارسال کرد و با اندازه گیری فرکانس امواج بازتاب شده پی به فلوسیال برد

جلسه هفتم

گیج ها

گاهی بعدازاندازه گیری یک کمیت نیازاست درهمان محل آن رانمایش دهیم تا مسئول آن بخش بتواندآن کمیت راچک کند.وقتی هدف فقط نمایش سیگنال باشد(نه ارسال)ازگیج هااستفاده می کنند.

گیج هاازمحیط بیرون انرژی نمی گیرندونیازبه سیم کشی ندارند.درحالیکه ترانسمیترهانیازبه تغذیه وسیم کشی دارند

به عنوان مثال بردن تیوپ یک گیج فشار پراستفاده است.بردن تیوپ از یک تیوپ C شکل تشکیل شده که باافزایش فشار هوادرابتدای آن انحنای آن تغییرمی کند

ازدیگر گیج هامی توان به گیج فشارقوی(Martin Deiker)یا(M/D)

اشاره کرد.این نوع گیج ها فشاردرون وبیرون چاه رااندازه گیری می کند که حدودابین 2000تا13000 psi می باشد

باتوجه به اینکه فشار جو14.7 psi می باشد,همچین فشاری اگر کنترل نشودمی تواندموجب فوران چاه گردد.

جلسه هشتم

کالیبراسیون

کالیبراسیون درمعنای عام , تنظیم کردن وسایل اندازه گیر است.در ابزاردقیق منظورازکالیبراسیون , تنظیم کردن ترانسمیتر ها به گونه ایست که به ازای مینیمم حالت احتمالی کمیت ,4mA وبه ازای ماکزیمم حالت احتمالی 20mA سیگنال خروجی داشته باشیم

به عنوان مثال می خواهیم سطح(ارتفاع)مایع موجوددرمخزن را کنترل کنیم . ارتفاع آب ممکن است درمخزن بین 1تا 4مترتغییر کند.

یک مخزن کوچک شیشه ای نیزدرکنار مخزن اصلی قرارداده ایم تابتواندنمایش دهنده وضعیت ارتفاع مخزن دراندازه ای کوچکترباشد.

اگر ارتفاع آب 1 تا 4متردرمخزن بزرگ تغییرکند در مخزن کوچک ارتفاع بین 10 تا 40 سانت تغییرمی کند.برای کالیبره کردن LT باید به گونه ای عمل کنیم که به ازای 10 سانت سیگنال4mAوبه ازای 40 سانت سیگنال 20mAدرخروجی LT ارسال شود

هنگام نصب وسایل ابزاردقیق و تشکیل دادن حلقه های کنترلی (Loop بستن)یکی از مهمترین کارهایی که صورت می گیرد,همین عملیات کالیبره کردن وحفظ قرار داد 4_20mAبرای سیگنال الکتریکی و3_15psiبرای سیگنال پنوماتیکی است

جلسه نهم

سوئیچها وترمیستورها

اگر هدف دریک سیستم کنترلی تعیین محدوده کاری باشدازسوئیچ استفاده می کنند.اگرهدف تعیین یک نقطه کار باشد(set point )ازترمیستوراستفاده می کنند

سوئیچ:برای مقایسه و انتقال سیگنال استفاده می شود

ترمیستور:برای اندازه گیری وانتقال سیگنال استفاده می شود

گیج:برای اندازه گیری ونمایش سیگنال استفاده می شود

برای ترمیستورهاازکنترل کننده هایcontinuesوبرای سوئیچهااز کنترل کننده های descretاستفاده می شود.continuesبه دودسته آنالوگ ودیجیتال(میکروپروسسوری)وdescretبه دودسته logicوcause and effect تقسیم بندی می شوند

کنترل کننده آنالوگ عمومابااستفاده ازمدارات اُپ اَمپ ساخته می شوند

کنترل کننده logic عمومابااستفاده ازگیت های منطقی ساخته می شود وکنترل کننده cause and effectبا استفاده از مدارهای رله ای ساخته می شود.به طورمثال ترموکوبل یک TTاست وکنترلری contiuesنیازدارددرحالیکه ترموستات یک TSاست وکنترلریdescretنیازدارد.ودماسنج یک TGاست

:TTترانسمیتر دما

:TSسوئیچ دما

:TGنمایش دما

به طورمثال می خواهیم سطح مخزن رابه گونه ای باشد که از 4متربیشترنباشد.برای اینکاربایدیک LSدرمخزن قرارداد.به محض رسیدن ارتفاع به 4مترLSسیگنال خروجی تولیدمی کند.این سیگنال به رله اعمال شده وسبب بسته شدن شیر می شود

ترانزیستورBJTاستفاده شده بین دوحالت قطع واشباع تغییرحالت خواهددادوبه عنوان یک سوئیچ الکترونیکی عمل میکند.قسمت نشان داده شده در شکل کنترلر cause and effect محسوب می شود

البته برای کاملترکردن عملکردنیاز است که یک LSهم برای حد سطح پایین درنظرگرفته شود.در حالت کلی ممکن است از چند LS استفاده شود هر چه به تعداد سوئیچ ها افزوده شود مدار logic آن پیچیده ترمی شود

مثالی دیگر

فرض کنیدبخواهیم دمای یک سالن راکترل کنیم که25درجه بماند.کافیست یک TTرادرون سالن قراردهیم .کنترل کننده آنالوگ خواهد بودوTT می تواندیک ICباشد

تاریخچه حفاری چاه های نفت

آنچه كه تاريخ نفت گواهي مي دهد اولين چاه نفتي كه در جهان حفاري شد در وسط يك مزرعه ساكت و آرامي در شمال غربي پنسيلوانياي آمريكا توسط كلونل دريك colonel drake در سال 1859 حفاري شد. اين چاه در عمق 69.5 فوتي فوران كرد و جستجوگران خود را در شادي وافري غرق كرد. اگرچه اين واقعه، صنعت حفاري نفت را آغاز كرد، اما با اين وجود قبل از اين تعداد زيادي از چاه‌ها به منظورهاي توليد آب، نمك و قير حفر ‌شده‌ بودند..

بعد از كلونل ادوين دريك Edvin Drake 60 ساله كه خود را سرهنگ بازنشسته ارتش معرفي مي كرد جستجوي جهاني براي يافتن نفت را آغاز كرد. برخلاف عقيده كارشناسان آن دوره ،ادوين دريك معتقد بود با حفر يك چاه ساده مي توان نفت استخراج كرد. او يك چاه را به كمك يك سرمته كه به يك كابل متصل بود و توسط يك ماشين بخار به حركت درمي آمد ، حفر مي كرد.   موزه چاه  كلونل دريك

در ايران صنعت نفت  با امضاى امتيازنامه معروف «دارسي» در ٢٨ ماه مه ١٩٠۱ رسميت گرفت. مرحله اول عملياتى نيز كه به موجب امتيازنامه دارسى در مناطق قصر شيرين و چاه سرخ انجام شد چندان رضايت بخش نبود. حفارى در اين مناطق اگر چه وجود نفت را به اثبات رساند، اما بازده چاه ها چنان نبود كه ادامه عمليات در همان نقاط را توجيه كند. در شوشتر و شمال اهواز نيز وضع به همين ترتيب بود تا اينكه حفارى در مسجد سليمان در ٢٦ ماه مه ١٩٠٨ به نفت رسيد و آزمايش هاى بعدى نشان داد كه كارشناسان آن چه را كه جست و جو مى كردند، يافته اند. چاه دوم و سوم هم وجود منبع عظيم نفتى را به ثبوت رساند و بدين ترتيب نام مسجد سليمان به عنوان نخستين ميدان نفتى خاورميانه در تاريخ نفت جهان ثبت شد.

اکتشاف نفت در ایران ویلیام ناکسی دارسی یک میلیونراسترالیایی ، نخستین فردی بود که با روشهای جدید روز ودستگاههای حفاری مکانیکی در ایران به اکتشاف نفت وحفر چاه پرداخت.او ابتدا گروهی فنی را به سرپرستی زمین شناسی به نام برلز استخدام و به ایران اعزام کرد. این گروه ، پس از بررسیهای زمین شناسی ، گزارش رضایت بخشی داد.احتمال وجود نفت در حوالی قصرشیرین و شوشتر را زیاد و دردیگرنقاط امیدوار کننده دانست. پس از دریافت این گزارش ،دارسی نماینده ای به نام ماریوت را در سال 1901 به دربار ایران فرستاد ماریوت امتیاز اکتشاف و استخراج نفت در تمام ایران ، بجز پنج ایالات شمالی را از مظفرالدین شاه گرفت.چند ماه پس از امضای قرار داد، حفاری اولین چاه درمحلی به نام چیاسرخ یا چاه سرخ ، در شمال غرب قصرشیرین آغاز شد. کار حفاری به علت نبود راه و ناامنی به کندی پیش می رفت تا آنکه درتابستان 1903 در عمق 507 متری به گاز و کمی نفت رسید. چاه دوم هم در همین ناحیه در عمقی مشابه به نفت رسید. بهره دهی این چاه درحدود 175 بشکه در روز بود. دارسی با ارزیابی نتایج دریافت اگردر ناحیه چیاسرخ نفتی بیش از این مقدار هم بیابد به علت دوری ازدریا ونبود امکان حمل به بازار مصرف ، سودی عاید او نخواهد شد. ناحیه را ترک کرد و به خوزستان روی آورد.

منطقه چیارسرخ درمرزبندیهای بعدی به دولت عثمانی واگذار شد واکنون چیاسرخ یک میدان نفتی کوچکی درعراق است. درمنطقه خوزستان اولین و دومین چاه حفر شده شرکت، خشک بودند. درنیمه اول سال 1908 سرمایه شرکت روبه پایان بود و هنوز نفتی کشف نشده بود. روسای شرکت به مسئول عملیات که مهندسی به نام دینولدز بود: دستور توقف عملیات را می دهد. ولی او که در محل وضع را بهتر ارزیابی کرده بود چند روزی از اجرای دستور توقف خودداری نمود وبه حفاری ادامه می دهد. درروز پنجم خرداد 1287 شمسی (1908 م) مته حفاری به لایه نفت دار برخورد ونفت با فشار از چاه فوران نمود. عمق چاه 360 متربود. دومین چاه که ده روز بعد به نفت رسید 307 متر عمق داشت با به نفت رسیدن این دو چاه وجود نفت به مقدار زیاد درایران به اثبات رسید. پس از کشف نفت در ایران درسال 1909 شرکت سابق نفت ایران وانگلیسی تشکیل شد. از سال 1908 تا سال 1928 تمام نفت تولیدی ایران از میدان نفتی مسجدسلیمان استخراج شد. دراین سال میدان نفتی هفتکل ، در سال 1930 میدان نفتی گچساران ، درسال 1936 میدان نفتی آغاجاری و درسال 1938 میدان های نفتی لالی و نفت سفید کشف گردید. میدان نفت خانه را در عراق ، در سال1927 شرکت نفت انگلیسی و عراق کشف کرد.نیمی از این میدان درخاک ایران قرار دارد که اکنون نفت شهر نامیده می شود. با کشف این هفت میدان نفتی حوزه مورد قرار داد شرکت نفت سابق ایران وانگلیس به صورت یکی از مناطق مهم نفتی جهان درآمد. درسال 1329 با ملی شدن صنعت نفت از شرکت نفت ایران و انگلیس خلع ید به عمل آمد. پس از کودتای 28 مرداد 1332 و عقدقرارداد با کنسرسیومی که از چندین شرکت بزرگ نفتی تشکیل شده بود عملیات اکتشافی گسترده ای در دو دهه 1960 و1970 درحوضه رسوبی زاگرس انجام شد و تعداد میدان های نفتی بزرگ وکوچک که در این حوضه و درخشکی کشف شده بود به پنجاه میدان رسید. اکتشاف نفت درخلیج فارس در اواخر دهه 1950 آغاز گردید و اولین میدان نفتی بهرگانسر درسال 1960 کشف گردید. دردهه 1960 بیش ازده میدان نفتی در بخش ایرانی خلیج فارس کشف گردد. این دهه از نظر تعداد میدانهای نفتی کشف شده در خشکی و دریا درایران دهه منحصر به فردی است. در سال 1305 سه مهندس روسی درخارح از حوضه قرار داد شرکت سابق نفت ایران وانگلیس درخوریان سمنان اقدام به حفر چاه نمودند . چاه حفر شده در خوریان شایع شد که به نفت رسیده است ولی واقعیت این بود که در عمق صدمتری چاه به آبی مخلوط با مقدارکمی نفت برخورده بود. در سال 1308 چند زمین شناس خارجی توسط شرکت تحقیقات ایران وفرانسه به نواحی مازندران وسمنان اعزام ومطالعاتی انجام دادند وپس از حفر دوحلقه چاه کم عمق درمشرق بابلسر که نتیجه ای به بارنیاورد، شرکت ، منحل وکارشناسانش درسال 1310 ایران را ترک کردند.

درسال 1314 هنگام حفرقنات درجنوب قم آثاری از مواد نفتی درروی آب قنات دیده شد. دولت وقت پس از اطلاع واحدی به نام اداره مهندسی اکتشافی در وزارت دارایی تاسیس نمود که وظیفه آن اکتشاف نفت درنواحی مرکزی وشمالی کشور بود. این واحد با استخدام چند کارشناس آلمانی وخرید دو دستگاه حفاری ضربه ای و دورانی ، عملیات را درنواح قم و مازندران آغاز کرد، دو حلقه چاه درخشت سرو دوحلقه چاه نزدیک به کوه نمک حفرشد. حفاری ها نتیجه ای به بار نیاورد و در سال 1318 متوقف شد. درسال 1327 دولت ایران برای انجام اکتشاف درخارج از حوضه قراردادشرکت نفت سابق ایران وانگلیس ، شرکت سهامی نفت ایران را تشکیل داد. این شرکت از سال 1328 عملیات اکتشافی را با استخدام زمین شناسان سوئیسی و مهندسین معدن ایرانی آغاز ودر سال 1335درتاقدیسی البرز درناحیه قم نفت قابل ملاحظه ای کشف نمود. درسال 1337 میدان گازی سراجه در شرق قم کشف شد. پس از ملی شدن صنعت نفت وتشکیل شرکت ملی نفت ایران ، شرکت ایران نفت در سال 1339 به آن پیوست و به فعالیت اکتشافی درخارح از حوضه قرارداد باکنسرسیوم سابق با نام امور اکتشاف واستخراج ادامه داد. در سال 1345 این شرکت در دشت مغان آذربایجان و درسال 1346 درگرگان به ترتیب نفت وگاز کشف کرد.بهره برداری از نفت دشت مغان به علت تراوایی بسیار کم سنگ مخزن اقتصادی نیست. گاز کشف شده در گرگان نیز به علت بهره دهی کم چاه که در حدود پنج میلیون پای مکعب درروز است اقتصادی تشخیص داده نشده است. اموراکتشاف واستخراج شرکت ملی نفت ایران در سال 1347 میدان عظیم گازی خانگیران و در سال 1360 میدان گازی گنبدلی را به ترتیب در غرب و جنوب شهر سرخس کشف کرد

انرژی الکتریکی لازم برای حرکت مبدل مدار بهسازی و تقویت کننده را تولید می کند و با توجه به نوع مبدل مدار بهسازی می توان از منابع تغذیه DCیا ACاستفاده کرد .

مبدل :

کمیت فیزیکی مورد اندازه گیری را به کمیت الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می کند .

مدار بهسازی : این مدارهای الکتریکی وظیفه تبدیل ، جبران سازی و تغییر سیگنال خروجی از مبدل را به کمیتی الکتریکی که قابلیت استفاده مناسب در سایر بخشهای سیستم را داشته باشد بر عهده دارد .

تقویت کننده : این بخش از سیستم زمانی بکار گرفته می شود که ولتاژ خروجی مبدل بقدر کافی قوی نباشد . گاهأ این مدار را با مدار بهسازی ترکیب می شود و در قالب یک بلوک نیز در سیستم ابزار دقیق قابل نمایش است .

بهره تقویت کننده های صنعتی مورد استفاده در سیستم های ابزار دقیق بین 10 تا 1000 بوده و ضریب تقویت متناسب با نیاز سایر اجزا سیستم ابزار دقیق به منظور همخوانی لازم بین اجزا انتخاب می شود .

ثبت کننده : وسایل اندازه گیری ولتاژ الکتریکی که کمیت مورد اندازه گیری را به نحوه مناسب در اختیار کاربران قرار می دهند به عنوان ثبت کننده در سیستم ابزار دقیق شناخته می شوند .

داده پردازی :

به عنوان عامل اصلی تبدیل اطلاعات ولتاژ خروجی مبدلها به اطلاعاتی بر حسب کمیت مورد نظر مورد بهره برداری قرار می گیرد .

اهمیت این نوع سیستم ها در زمانیکه تعداد زیادی کمیت فیزیکی یک فرایند بصورت همزمان مورد اندازه گیری واقع می شود و ضبط و استفاده بموقع آنها از عهده کاربران خارج باشد بیشتر روشن است .

کنترل کننده :

در سیستم های ابزار دقیق نقش نظارت و تنظیم فرایند را بر عهده دارد .

سیگنال الکتریکی حاصل از اندازه گیری یک یا چند خروجی یک فرایند متناسب با مقدار فرایند در آن فرایند بوده که مورد مونیتورینگ و نظارت مستمر کاربر قرار می گیرد .

با مقایسه میزان کمیتهای مورد نظر در فرایند با مقدار مطلوب آنها خطای عملکردی آن سیستم تعیین می شود .

هر سیستم کنترلی در یک حلقه بسته شامل :

1)   سنسور: که پارامتر کنترل شونده را اندازه گیری کرده که این مقدارمی تواند دما،فشار،لول،فلو ویا هر پارامتر دیگری باشد در بخشهای قبلی این سنسورها تا حدودی مورد بررسی قرار گرفت.

2)   DCS یا PLC: این قسمت وظیفه دارد مقدار قرائت شده سنسور را آنالیز کرده و مرتبط با سیستم بسته به نوع کنترل شوندگی بصورت دیجیتال یا آنالوگ دستور و فرمان لازم را به قسمت مربوطه صادر نماید.

3)  کنترلر: نوع کنترلربستگی به نوع فرمان میباشد میتواند TC :کنترلر دما  PC: کنترلر فشار    LC: کنترلر لول  FC: کنترلر فلو و یا هر پارامتر دیگری باشد.این کنترلر نیزمی تواند یا بصورت ON/OFF ویا بصورت درصدی کنترل نماید.در هر دو حالت سیگنالی جهت تعیین وضعیت کنترلر به قسمت DCS یا PLC ارسال می گردد.

4)محرک : یا قسمت فرمان گیرنده وظیفه دارد با توجه به دستور صادره از کنترلر را اجرا نموده و مثلا یک کنترل ولو را در نظر بگیرید که مسیر بخار یا CW1 را باز و بست می نماید.

در شکل زیر یک نمونه از حلقه کنترلی را مشاهده می نمایید که تجهیزات وسیگنالهالهای کنترلی را نشان میدهد و قرار است دمای یک مخزن کنترل شود این نوع کنترل شوندگی در صنعت مثلا پتروشیمی می تواند کنترل دمای مخزن ساخت کاتالیست باشد که کنترل پارامتر دما از حساسیت بالایی برخورداراست واین میزان در حد دهم یا صدم درجه است.

نوع کنترلرها یا کامپیوترهای کنترلی:

a)      Pneumatic controllers

b)      Electronic analog controllers

c)      Supervisory control computers

d)     Distributed Control Systems (DCS)

e)      Field bus technology

1) کنترلرهای پنوماتیکی :

این نوع سیستمها از سال 1920 به بعد پیشنهاد شده ودر ابتدا در محل کنترل شوندگی بلافاصله بعد از محرک قرار داده می شد.شامل Bellows ،Baffles  ، Nozzles با ورودی هوای ابزاردقیق که عمل کنترل PID را بر عهده داشت.این عمل به صورت دستی انجام می شد که بعدها نوع کنترل اتوماتیک جایگرین این نوع سیستم گردید.ازسال 1930 ترانسمیترهای نوع پنوماتیکی شروع به جایگزینی با کنترلرهای محلی یا Local گردید. خروجی این ترانسمیترها به جای دیگری که اتاق کنترل یا Control Room اطلاق میگردد، انتقال و جهت پردازش روی سیگنال وارده یا بصورت کنترلی و یا توسط اپراتور انجام می شد.که متعاقب آن دستور لازم را یه محرک اعمال می گردید.این عمل به اپراتورها اجازه می داد آدرس محل کنترلر را بصورت کنترل تمرکزى centralized control انجام دهند.نحوه نصب این گونه سیستمها را در شکل زیر ملاحظه می فرمایید:

2) کنترلرهای الکترونیکی آنالوگ:

از سال 1950 به بعد بوجود آمدند.سیستم کابل یا Wires جایگزین سیستم پنوماتیک گردید در این سیستمها از المانهای الکترونیکی همچونترانزیستور،خازنها،مقاومتها،تقویت کننده ها جهت شبیه سازی کنترلرهای PID بوجود آمدند.از سال 1970 سیستمهای پنوماتیکی تقریبا کنار گذاشته شدند.ایننوع سیستم انقلابی در کنترل PID پیشرفته ایجاد نمود.که شامل نسبت کنترلی و Feedforward و غیره گردید.یک نمونه از این سیستم را در زیر ملاحظه می فرمایید.

3) سیستمهای کنترل کامپیوتری:

برپایه سیستمهای پردازش مرکزی توسط کامپیوترهای دیجیتال می باشد.قابلیت ذخیره و بازیابی اطلاعات توابع خطا و بهینه سازی سیستم را دارد.برای اولین بار در یک پالایشگاه در سال 1959 نصب گرید.این نوع سیستمها بدلیل انعطاف پذیری فاقد خطا خواهد بود.نوع کنترل نظارتی این سیستم به شکل زیر است:

4) سیستمهای DCS:

از سال1970 به بعد معرفی شد.بر اساس سیستم  Redundant microprocessorsپایه ریزی شده است که نوعی از توابع کنترلی را برای قسمتی از واحد انجام می دهد.این بدین معناست که یک پردازشگر مافوق نیز وجود دارد.این خود نوعی از یک کنترل پیشرفته را نیز بوجود می آورد .مزیت این سیستم در ارزان  بودن هر حلقه کنترلی برای سیستمهای بزرگترمی باشد.وهمچنین  جهت توسعه این سیستمها نیزهزینه کمتری مورد نیاز می باشد.در شکل ملاحظه می کنید:

5) سیستمهای Field bus :

این سیستمها بر اساس کنترل ولوها ، سنسورها و کنترلرهای هوشمند نصب شده در واحد ویا Field پایه ریزی شده است.یک نوع شاهراه ویا بر اساس سیستمهای مخابراتی یک نوع کانال یا Carrier جایگزین کابلها شده بنابراین پیچیدگی و هزینه های بالای کابل کشی را از بین برده است.چون پیچیدگی خاص سیستمهای قبلی را ندارد بنابرین احتمال وجود خطا را کاهش داده است.توانایی میکس کردن منابع برای سنسورها ، ترانسمیترها و کنترل ولوها را بمنظور تغذیه نمودن آنها را دارد.در حال حاضرنیزاز لحاظ تجاری جایگزین مناسبی برای سیستمهای DCS می باشد. در زیر ساختار داخلی این سیستم را ملاحظه می فرمایید:

جهت دانلود برنامه PLC  S7 200 میتوانید از لینک زیر استفاده نمایید:

STEP 7 200-Micro/WIN 32

+ نوشته شده در یکشنبه 1388/12/09ساعت 8:44 PM توسط مهندس خلیل فتحی | نظر بدهید

SCADA چیست؟

اسکادا SCADA:

اسکادا کلمه ای است که از اختصار عبارت Supervisory Control And Data Acquisition به معنی کنترل نظارتی و اکتساب داده ها می باشد. همانطور که از اسم آن پیداست اسکادا به یک سیستم کنترلی گسترده اشاره دارد. سیستم های اسکادا برای نظارت و یا کنترل پروسس های شیمیایی و یا حمل و نقلی در سیستم تامین آب شهری، کنترل نیروی برق، انتقال و توزیع آن، لوله های گاز و نفت وبسیاری پروسس های توزیع شده دیگر استفاده می شوند.

مفاهیم سیستم:

یک سیستم اسکادا شامل سیگنال های ورودی/خروجی،کنترلگرها،HMI، شبکه ها، ارتباطات، پایگاه های داده و نرم افزار می باشد.کلمه اسکادا معمولا نشان دهنده یک سیستم مرکزی است که نظارت و کنترل یک سایت کامل و یا یک سیستم توزیع شده در فواصل زیاد(کیلومتر-مایل) را برعهده دارد. عمده عملیات کنترل سایت عملا به صورت اتوماتیک توسط Remote Terminal Unit)  RTU) ویا به وسیله PLC انجام می شود. به عنوان مثال یک PLC می تواند جریان آب خنک کننده قسمتی از یک پروسه صنعتی را کنترل کند؛ در حالی که سیستم اسکادا می تواند به کاربر اجازه دهد که تنظیمات کنترلی جریان را تغییر دهد و می تواند اجازه نمایش و یا ثبت هر اعلان خطری(آلارم) نظیر کاهش جریان یا افزایش دما را صادر نماید. بازخورد (فیدبک) حلقه کنترلی درون PLC یا RTU بسته شده است و سیستم اسکادا بر بازده کلی این حلقه نظارت دارد. جمع آوری اطلاعات از سطح RTU  یا PLC شروع می شود واین مرحله، خواندن مقادیر و حالات دستگاه های جانبی متصل به اسکادا را شامل می شود.سپس داده ها کامپایل شده و به فرمت قابل استفاده برای کاربراتاق کنترل که از Human Machine Interface)  HMI) استفاده می کند؛ در می آید. اتاق کنترل تصمیم های لازم را که گاه ممکن است باطل کننده فرمانهای عملیاتی موجود در RTU یا PLC  باشد را بر اساس این داده ها صادر مینماید. این داده ها همچنین می توانند برای یک سیستم ثبت اطلاعات ذخیره شوند که معمولا این سیستم یک سیستم مدیریت پایگاه داده است که از امکان ایجاد نمودار و سایر روشهای تحلیل اطلاعات برخوردار است. سیستم های اسکادا عموما یک پایگاه داده توزیع شده را پیاده سازی می کنند که معمولا به آن با نام پایگاه تگ ها اشاره می شود. این پایگاه داده شامل عناصر اطلاعاتی است که تگ یا نقطه نامیده می شوند. یک نقطه نشان دهنده یک مقدار ورودی یا خروجی نظارت شده یا کنترل شده به وسیله سیستم است. نقاط می توانند نرم یا سخت باشند. یک نقطه سخت نشان دهنده یک ورودی یا خروجی عملی متسل به سیستم است در حالی که یک نقطه نرم نشان دهنده نتیجه منطقی وعملیات محاسباتی بر روی دیگر نقاط نرم یا سخت است. مقادیر نقاط معمولا به صورت مقدار- برچسب زمانی ذخیره می شوند( مقدار و برچسب زمانی هنگامی که نقطه ضبط یا محاسبه می شود). یک رشته از ترکیب مقدار-برچسب زمان تاریخچه نقطه مورد نظر می باشد. مرسوم است که علاوه بر اینها اطلاعات دیگری نیز ذخیره گردد نظیر مقادیر ثبات های PLC ، توضیحات و اطلاعات اخطاری. می توان یک DCS یا سیستم SCADA  را بطور کلی از یک تولید کننده نظیر ABB خرید ویا اینکه قطعات سخت افزاری و بسته های نرم افزاری را از تولید کننده های مختلف خرید و سرهم نمود.

پايان........