پایان نامه کنترل قطعات الکتریکی از طریق وب

دیباچه

 کنترل کلمه ای است که بشر از ابتدای خلقت به دنبال شیوه های گوناگون آن بوده است. بشر نخستین(ناندرتال) با آزمون روش های مختلف  به دنبال رام کردن طبیعت و بارور کردن  زمین بود. با تشکیل جوامع بشری از کوچکترین شکل خود(خانواده)انسان به دنبال تحت اختیار گرفتن جنبه های مختلف زندگی بوده است. به دنبال گسترش زندگی اجتماعی و بوجود آمدن مبانی حکومتی، افراد  مختلف به سبب قدرت، مکنت، اصالت خانوادگی و... در پی کسب برتری نسبت به سایرین که منجربه در دست داشتن اختیار خود و دیگران بوده، تلاش میکردند. به دنبال این خصیصه که حس جاه طلبی انسان را تحریک می کرد برای بدست آوردن قدرت و کنترل بیشتر میان جوامع مختلف جنگهای خونینی رخ داده است که حتی در صده های اخیر نیز شاهد آن بوده ایم.

با شکل گرفتن فناوری و خارج شدن بشر از ورطه جهالت  تلاش برای بدست گرفتن کنترل، انسان را به یافتن شیوه های جد ید برای ارضای آز خویش وا داشت. با اختراع اسلحه دیگر دوران شمشیر و کمان به سر آمد. با به میدان آمدن توپ و تانک دیگر جایی برای اسب و منجنیق نبود.

اما در دنیای فناوری هیچ چیز متوقف نمی شود. با کشف کامپیوتر و هوش مصنوعی زندگی بشر به کلی دگرگون شد. با این اکتشافات از ارزش جنگ افزار روزبه روز کاسته می شد و بر اهمیت تبلیغ و علوم وابسته به هوش مصنوعی افزوده می شد. اندک اندک کنترل جنبه فیزیکی خود را به جنبه فکری بدل می کرد و تشنگان قدرت به دنبال راههای کنترل افکار افتادند و نه کنترل اجسام.

اما اگر به سطح خرد جامعه بنگریم در می یابیم که هر انسانی چه برای ارضای حس جاه طلبی و چه برای رفاه و آسایش خود به دنبال روشهایی برای کنترل و تحت اختیار داشتن شئونات زندگی خود است. این کنترل شامل اعضای خانواده، اسباب زندگی، لوازم کار و... می شود.

با نگاه به زندگی بشری از زمان شکل گیری بنیان زندگی خانوادگی مشاهده می کنیم که اولین مظهر پیشرفت بشریت در خانه انسان نمایان می شود و همواره این پیشرفت برای توسعه رفاه انسان بوده است.

از زمان اختراع چرخ تا اولین کامپیوتر و لامپ خلا ء  اسباب زندگی به شکل شگرفی دچار دگرگونی شده اند. اما تغییرات عمده در نیم قرن اخیر رخ داده است که کامپیوتر وارد زندگی شخصی هر فرد شده و هر که بیشر و بهتر از مزا یای آن مطلع شد و بهره برد، رفاه بیشتری خواهد داشت.

امروزه کار بدانجا رسیده است که انسان حاضر نیست حتی برای خاموش کردن یک چراغ از جای خود حرکت نماید و حال که فن آوری اینچنین اجازه ای به او میدهد او نیز حریصانه طالب آن است. امروز حتی می توان از فواصلی بعید به کنترل آنچه مربوط به ماست بپردازیم، کاری که بشر نخستین در رویا میدید.

در این پایان نامه  برحسب موضوع به ارائه شمایی از یک سیستم کنترل وسایل(اسباب منزل,خطوط تولیدات صنعتی,...) از طریق فناوری اینترنت به عنوان یک شبکه ارتباطی و از راه دور می پردازیم. در این راستا سعی شده است تا از سخت افزار و نرم افزار مناسب استفاده شود، اما ذیق وقت و در بعضی موارد کمبود امکانات دایره مقدورات را تنگ نمود و حاصل آن،این پایان نامه است که تقدیم میگردد.

فصل اول _ پیش درآمد

- اتوماسيون صنعتي

درابتدا بهتر است کمی با مفهوم اتوماسیون یا به معنای ساده تر کنترل دستگاههای صنعتی با استفاده از کامپیوتر آشنا شویم.

1-1- لزوم استفاده از اتوماسيون صنعتي

با توجه به پيشرفت بسيار سريع تكنولوژي و وجود رقابت‌هاي شديد در بين صنعت‌گران دو مقوله دقت و زمان در انجام كارهاي توليدي و خدماتي بسيار مهم و سرنوشت‌ساز شده است. ديگر سيستم‌هاي قديمي جوابگوي نيازهاي صنعت توسعه يافته امروز نبوده و به كار بردن سيستم‌هايي كه با دخالت مستقيم نيروي انساني عمل مي‌كنند، امري نامعقول مي‌نمود. چرا كه در اين موارد دقت و سرعت عمل سيستم بسيار پايين و وابسته به نيروي كاربر است.

بنابراين ماشين‌هاي هوشمند و نيمه‌هوشمند وارد بازار صنعت شدند و بعد از مدتي آن چنان جاي خود را پيدا كردند كه علاوه بر زمينه‌هاي صنعتي در كارهاي خدماتي نيز جايگاه ويژه‌اي يافتند. كنترل سيستم‌هاي بسيار پيچيده‌اي كه قبلا غيرممكن بود به راحتي انجام مي‌گرفت. مكانيزه كردن سيستم‌ها و ماشين‌آلات (اتوماسيون صنعتي) مقوله بسيار مهم و پرطرف‌داري شده و نياز به آن هر روز بيشتر و بيشتر مشهود مي‌شود.

اتوماسيون صنعتي در زمينه‌هاي بسيار گسترده‌اي كاربرد دارد. از مكانيزه كردن يك ماشين بسيار ساده كنترل سطح گرفته تا مكانيزه نمودن چندين خط تولیدي و شبكه كردن آن‌ها. با نگاهي به محيط اطرافمان مي‌توانيم نمونه‌هاي بسيار زيادي از كاربرد اتوماسيون را در اغلب زمينه‌ها پيدا كنيم. اتوماسيون در واحدهاي مسكوني جديد، در شبكه‌هاي مخابراتي، در سيستم‌هاي دفع فاضلاب، سيستم توزيع برق، كارخانجات مختلف و ... .

در يك سيستم اتوماسيون شده كنترل پروسه توسط ماشين انجام مي‌شود و در اين سيستم‌ها دخالت انسان به حداقل و در برخي موارد به صفر رسيده است. سيستم با گرفتن سيگنال‌هاي ورودي از قطعاتي نظير سنسورهاي تشخيص فشار، رنگ، سطح مايعات، قطعات فلزي، سنسورهاي دما، ميكروسوئيچ‌ها، كليدها و شستي‌ها، واسط‌هاي كاربر با ماشين و نظایر آنها وضعيت موجود را حس كرده و بررسي مي‌كند و سپس در مورد عكس‌العمل ماشين تصميم‌گيري كرده و فرمان‌هاي لازمه را به قطعات خروجي كه تحت كنترل ماشين هستند، اعمال مي‌كند. با توجه به مواردي كه ذكر شد مي‌توان ساختار يك سيستم اتوماسيون را بدين صورت ليست نمود:

- قطعات ورودي شامل سنسورها، سوئيچ‌ها و ...؛

- قطعات خروجي مثل موتور، پمپ، شير برقي، نشان‌گرها؛

- يك كنترل داخلي با CPU براي پردازش داده‌ها و اجراي برنامه كنترلي سيستم و حافظه براي ذخيره نمودن برنامه كنترلي و اطلاعات دريافتي از قطعات ورودي؛

- يك واسط بين كاربر و ماشين در مواردي كه نياز به انجام تنظيمات توسط كاربر داريم و يا مي‌خواهيم يك سري اطلاعات و آلارم‌ها را به اطلاع كاربر برسانيم.

توجه داشته باشيد با بالا بردن سرعت و دقت كنترلر مورد استفاده در سيستم اتوماسيون شده و انتخاب درست آن بر طبق كاربردي كه از آن انتظار داريم مي‌توانيم امكانات و قابليت‌هاي سيستم را بالاتر ببريم. به عنوان مثال در يك سيستم ساده كنترل سطح مخزن سرعت پاسخ‌گويي سيستم در حد چند ثانيه هم براي اين كار كافي خواهد بود. اما در سيستم‌هاي پيچيده موقعيت‌ياب يا پردازش تصوير به سيستم‌هاي بسيار معتبر و دقيق‌تر احتياج داريم و سرعت پاسخ‌گويي در حد ميكروثانيه براي ما لازم است.

به عنوان مثال در مواردي كه نياز به كنترل در يك محيط نامساعد داريم و استفاده از نيروي انساني بسيار مشكل و يا غيرممكن است، چه كار بايد كرد. در محيط‌هايي با شرايط آب و هوايي بسيار بد و با مناطق جغرافايي صعب‌العبور و يا در محيط‌هايي كه آلودگي صوتي و يا آلودگي‌هاي شديد تنفسي دارند، در اين موارد ايمن‌تر و با صرفه‌ترين گزينه اتوماسيون كردن سيستم‌ها و استفاده از ماشين به جاي انسان است.

اجراي كامل سيكل كنترلي، گرفتن گزارشات لازم در حين انجام عمليات كنترلي، قابليت تغيير سيكل كاري و تعريف نمودن پارامترهاي كنترلي، امكان انجام كنترل دستي در موارد اضطراري و ... حال به مثال ديگري مي‌پردازيم. حساب كنيد در يك سيستم بسيار ساده بسته‌بندي محصولات غذايي براي بسته‌بندي هزار كيلو شكر در بسته‌هاي يك كيلويي به چند نفر و چه قدر زمان احتياج داريم. چند نفر براي وزن كردن محصول، چند نفر براي آماده‌سازي پاكت‌ها، چند نفر براي پر كردن پاكت‌ها و بسته‌بندي آن، زدن تاريخ مصرف و ... . در اين گونه سيستم‌ها مشكلات زيادي وجود دارد كه به برخي از آن‌ها در زير اشاره شده است:

- زياد بودن تعداد نفراتي كه در اين قسمت كار مي‌كنند؛

- نياز به محيط كاري بزرگ‌تر تا بتوان از شلوغي ناشي از تعدد نيروي انساني كاست؛

- خستگي و دقت پايين افراد؛

- صرف زمان زياد؛

- هزينه بسيار بالا؛

- بازدهي بسيار اندك؛

- كيفيت بسيار پايين محصولات؛

از اين مثال‌ها در صنعت بسيار زياد بوده است. به هر حال نتيجه‌اي كه از آن‌ها مي‌گيريم اين است كه نياز به اتوماسيون يك نياز غيرقابل اجتناب بوده و استفاده از آن روز به روز بيشتر خواهد شد. در نتيجه استفاده از اين نوع سيستم‌ها لحظه به لحظه بر كيفيت محصولات و خدمات افزوده و صنايعي را كه از اين سيستم‌ها استفاده مي‌كنند، بي‌رقيب و قدرتمند مي‌سازد.

2-1- تاريخچه سيستم‌هاي كنترل

سير تحولات سيستم‌هاي كنترل را مي‌توان به چهار مرحله زير تقسيم نمود:

1- سيستم‌هاي كنترل پنوماتيكي

2- سيستم‌هاي كنترل الكترونيكي

3- سيستم‌هاي كنترل مستقيم ديجيتال

4- سيستم‌هاي كنترل غيرمتمركز (DCS)

1-2-1- سيستم‌هاي پنوماتيك

پيش از استفاده از سيگنال‌هاي الكتريكي براي كنترل دستگاه‌ها در صنعت، از ابزارهاي نيوماتيك استفاده مي‌شد. به اين ترتيب كه به هر ابزار فيلد تغذيه هوا با فشار استاندارد psi100 متصل مي‌شد و سيگنال‌هاي ورودي سيستم كنترل و نيز فرمان‌هاي كنترلر به صورت تغييرات فشار در خطوط هواي بين وسيله و كنترلر منتقل مي‌شد.

موارد مورد نياز در سيستم‌هاي نيوماتيك براي برقراري ارتباط شامل كمپرسورها، خطوط هوا، رگولاتورها، خشك‌كن‌ها و ... مي‌باشد. سيگنال فرستاده شده از وسيله در كنترلر به كمك كنترلرهاي تناسبي، PID، PI فرمان لازم براي عمل‌گر را توليد مي‌كند.

در اين راستا، در دهه 1950 اولين كنترلرهاي پنوماتيكي به بازار عرضه شدند. بسياري از پالايشگاه‌ها و صنايع شيميايي و پتروشيمي هنوز از اين نوع سيستم‌ها استفاده مي‌كنند. سيستم‌هاي پنوماتيكي از نظر ايمني براي محيط‌هاي آتش‌گير مناسبند و در ضمن بسيار بادوامند، اما به علت پايين بودن سرعت پاسخ، اين تجهيزات براي كنترل‌هاي پيشرفته مناسب نمي‌باشند. در ضمن تابلوهاي كنترل از اين نوع حجم زيادي را اشغال مي‌كنند.

2-2-1- سيستم‌هاي الكترونيك

در سال 1947 شركت Bell توانست مدار مجتمع را اختراع نمايد و در دهه 1960 از آن در ساخت تجهيزات كنترلي از نوع الكترونيك استفاده شد. حجمي كه اين تجهيزات اشغال مي‌كنند كمتر از نوع پنوماتيك است و لذا پنل‌هاي كنترل الكترونيك كم حجم‌ترند ولي در عوض محافظت اين سيستم‌ها مشكل‌تر است. جلوگيري از اتصال كوتاه شدن و جرقه زدن در اين تجهيزات بسيار مهم است. يكي ديگر از مشكلات مسأله آلوده شدن سيگنال‌ها به نويز مي‌باشد كه با تمهيدات لازم بايد از آن جلوگيري نمود.

منابع :

]1[ مترجم دياني – محمود ، بويلستاد - شلسكي ، مدارات ميكرو الكترونيك  ، انتشارات نوپردازان ،‌ زمستان 83

]2[ توانا  - مهر داد ،‌هرايتان – سعيد ،‌ شيد رويي  - عاطفه ،‌ مرجع كامل PHP4 ،2‌ 138

]3[ مترجم احترامي – بابك ، استفان  والتر ،  ASP.NET ، ‌انتشارات دانش نگار ، پاييز 1384

[4] Don Lancaster , TTL Cookbook , 1996

[5] Romford Englad , TTL Guide , 1994

[6] www. Enpanorama.NET

[7] www.sc_systems.com

[8] www.beyond logic.org