پروژه کنترل دمای آب استخر ( اتوماسیون صنعتی ) توسط PLC Siemens STEP7-300 همراه با کلیپ تصویری

کلیپ تصویری آموزشی طراحی پروژه کنترل دمای آب استخر توسط PLC   ,   STEP7-300 و نرم افزار Simatic Manager :

توجــه : می خواهیم برنامه یک پروژه واقعی را طراحی  کرده و در محیط نرم افزار Simatic Manager آن را ،  اجرا کنیم .

پروژه کنترل دمای آب یک استخر می باشد ، که قسمت های مختلف  پروسه را در شکل زیر مشاهده می کنید :

توجــه : همانطور که در شکل فوق ، مشاهده می کنید ، سنسور S1  تعیین سطح آب استخر را اعلام می کند و بعد از آنکه این سنسور ، فعال شد و اعلام کرد که آب در استخر وجود دارد ، سیستم روشن می شود و Pump1 ، آب را از استخر می کشد و از مبدل حرارتی ( Heat_Exchange ) و صافی ( Filter ) عبور داده و مجدد ، آب را به استخر بر می گرداند .

بویلر به طور مستقل کار می کند و دمای آب بویلر روی 90^oC تنظیم می باشد.

 سنسور RTD دمای آب استخر را که به طور پیش فرض روی 28 درجه سانتی گراد ( Set_Point=28^oC ) تنظیم شده  است ، اندازه گیری می کند ، درصورتیکه دما از 28^oC کمتر شود ، آنگاه Pump2 روشن شده و آب خروجی بویلر را وارد سیستم می کند و از مبدل حرارتی  ( Heat_Exchange ) , عبور میدهد تا دمای آب مجدد از 28^oC بیشتر شود ، در این حالت ، اگر سنسور ، RTD  ، دمای آب استخر را  بیشتر از 28 درجه سانتیگراد را اندازه‌گیری کند ، آنگاه  Pump2  خاموش می شود و این روند به همین صورت ادامه پیدا می کند .

توجــه مهم : آب خروجی از بویلر که دمای آن زیاد است با آب استخر برخورد نمی کند و فقط در مبدل حرارتی به دلیل آنکه لوله های زیادی وجود دارد و آب گرم بویلر، توسط پمپ شماره2 ،  با عبور از لوله های مبدل حرارتی ، گرمای خود را به لوله های آب سردی که از استخر می آید ، می دهد ، درنتیجه تبادل حرارتی صورت می گیرد .

نکتــه : در این پروسه ، پاسخ سیستم کند است ، یعنی اگر دمای آب استخر 26^oC باشد ، یعنی فقط 2^oC کمتر از مقدار تعیین شده ( Set_Point = 28^oC ) باشد ، باید مقدار زیادی از آب استخر از تبادلگر حرارتی عبور کند تا دمای آب استخر ، افزایش یابد ، لذا پاسخ سیستم کند است و نیازی به سیستم های دیگر کنترل مانند PID _ Controller نداریم .

توجه : در  زیر ، تعریف متغیرها ، ورودی ها و خروجی ها را داریم و آنها را تحلیل می کنیم :

*** پیکربندی سخت افزار در Simatic Manager : 

*** آدرس  کارت DI / DO :

*** مشخصات و آدرس کارت AI :

*** جدول Symbol  Table و تعیین آدرس های سمبلیک برای متغیرها ، ورودی ها و خروجی های برنامه : 

***ایجاد  دیتا بلاک Data Block ( DB1 ) برای  تعریف Set_Point :

*** برای اینکه PLC هردفعه به DB1 مراجعه نکند ، اطلاعات آن را به OB100 که جزو OBهای راه‌اندازی است ، منتقل می کنیم ، تا در ابتدای اجرای پروژه PLC  اطلاعات آن را بخواند و اجرا کند:

توجــه مهم : علاوه بر فانکشن های سیستمی ( SFC  ) ، خانواده ای از فانکشن ها با عنوان IEC   Function  Blocks وجود دارند که بسیاری از عملیات های پیچیده را ساپورت می کنند ، این فانکشن ها به چهاردسته تقسیم می شوند :

1- Convert که تبدیلی را روی نوع دیتا انجام می دهند .

2- DT که برای عملیات مقایسه تاریخ و زمان بکار می رود .

3- String که برای عملیات روی String کاربرد دارد .

4- Floating  Point  Math برای عملیات روی متغیرهای اعشاری و 32 بیتی ، بکار می رود .

در برنامه پروژه کنترل دمای آب استخر در Network1 در بلاک OB1  از این دسته از فانکشن ها که از نوع Convert می باشد ، برای مقیاس اندازه گیری سنسور RTD ، استفاده می گردد ، به طوریکه در قسمت Program Element ، قسمت منوی درختی Libraries  و سپس قسمت Standard  Library و بعد قسمت TI-S7  Converting  Blocks را انتخاب کرده و درنهایت فانکشن FC105 را انتخاب می کنیم ، مانند شکل های زیر :

*** OB1  را ایجاد می کنیم و برنامه اصلی پروژه را در آن طراحی می کنیم :

*** حالت های مختلف Simulation را در شکل های زیر مشاهده می کنید ( آدرس ورودی ها و خروجی ها را از جدول Symbol Table پیدا کنید )  : 

در شکل زیر ، سنسور S1 فعال و شستی استارت فشرده شده در نتیجه Pump1  ,  Boiler  و Pump2 روشن شده اند :

درشکل زیر ، دما توسط RTD_Scale  مقدار 29^oC اندازه گیری شده درنتیجه Pump2 خاموش شده است :

در شکل زیر ، دما توسط RTD_Scale  مقدار 27^oC اندازه گیری شده درنتیجه Pump2 روشن شده است :

در شکل زیر ، شستی استپ فشرده شده و Pump1  ,   Boiler  و Pump1 خاموش شده‌اند :

*** برنامه را Monitoring می کنیم ، تا حالت های ورودی و خروجی را بهتر مشاهده کنیم :

نحوه محاسبه و تبدیل KVA به KW برای دیزل ژنراتور

دیزل ژنراتور ؛

دیزل ژنراتور‌ها برای تولید برق به صورت اضطراری و یا حالت کار دائم بهره برداری می‌شوند، مقدار توان خروجی و بازدهی دیزل ژنراتور اطلاعات مهمی را برای انتخاب ظرفیت دیزل ژنراتور در اختیار سرمایه گذار قرار می‌دهد، برای تبدیل توان ظاهری به توان حقیقی از ضریبی به نام ضریب توان  یا  Power Factor استفاده می‌شود.

مولدهای برق دیزل ژنراتور در ظرفیت های مختلف تولید و عرضه می شوند، برای تهیه دیزل ژنراتور متناسب با توانی که دیزل ژنراتور بهره برداری خواهد شد اطلاعاتی نظیر توان حقیقی و ظاهری ضروری خواهد بود. 

KW ( کیلو وات ) یکای اندازه گیری توان حقیقی سیستم الکتریکی است ، این توان به شما نشان می‌دهد که چه مقدار نیرو به بازده مفید تبدیل می‌شود.
KVA ( کیلو ولت آمپر ) یکای اندازه گیری توان ظاهری دستگاه برقی است ، اگر KW میزان توان کار دستگاه در نظر بگیریم، KVA مشخص کننده توانی است که در سیستم مورد استفاده قرار گرفته است.
در صورتی که سیستم ما در راندمان ۱۰۰ درصد بهره برداری شود مقدار KW و KVA با هم برابر خواهد بود، اما در واقعیت هیچ سیستمی با راندمان کامل کار نمی‌کند. جریان ورودی موتور‌ها و ترانسفورماتور‌ها به هنگام راه اندازی مقداری بسیار بزرگی و مقداری در حدود ۶ برابر جریان کامل است (به خاطر خاصیت سلفی موتور‌ها و ترانسفورماتور‌ها) و در نتیجه این مقدار جریان نیاز به KVA مشخص می‌شود.

در صورتی که دیزل ژنراتور برای تامین بار اضطراری تعبیه شود ، فقط توان تجهیزاتی که با دیزل ژنراتور تامین خواهند شد مد نظر قرار می‌گیرد ، اما در صورتی که از دیزل ژنراتور برای حالت کار دائم و تامین برق مصارفی که دسترسی به شبکه برق ندارند ، مورد بهره برداری قرار گیرد ، لوازم برقی مورد نظر را لیست می کنیم و باید میزان برق مصرفی آن‌ها را باهم جمع کنیم ، که همه‌ی آن‌ها یا بر اساس آمپر می باشد یا بر اساس کیلووات (KW)، یا براساس کاوا (KVA) و یا همگی براساس وات (watt) می‌باشد.هدف از محاسبه‌ی بار الکتریکی رسیدن به مقدار حدودی از نیاز به انرژی الکتریکی برای تهیه ژنراتور مناسب است چراکه اگر ژنراتور ظرفیتی کمتر از مقدار محاسبه شده داشته باشد نمی‌تواند پاسخگویی برای نیاز مصرفی باشد و در صورت انتخاب ظرفیت بزرگتر از تقاضا هزینه اضافی به سرمایه گذار تحمیل خواهد کرد ، ابتدا باید بررسی کنیم که چه میزان لوازم برقی داریم برای (خانه، کارخانه، یا محیط‌های تولیدی و غیره) که بخواهیم توسط دیزل ژنراتور کار کند.

 

تبدیل KVA به KW ؛

برای تبدیل KVA به KW به ضریبی به نام ضریب قدرت(  ) یا PF احتیاج داریم ، در بار‌های القایی مانند موتور‌های الکتریکی یا ترانسفورماتور‌ها شکل موج جریان عقب‌تر از ولتاژ است ، این ضریب مقداری کمتر از یک دارد، برای دیزل ژنراتور‌ها این ضریب مقداری در حدود ۰.۸ است و فرمول تبدیل مقدار KVA به KW به شکل زیر است:

برای مثال برای دیزل ژنراتور KVA = 100 داریم :

این دیزل ژنراتور توان حقیقی معادل ۸۰ کیلووات دارد.