سنسورها و عملگرها در سیستم های RTU و SCADA چگونه کار می کنند؟

سنسورها و عملگرها در سیستم های RTU و SCADA چگونه کار می کنند؟

کنترلرها در RTUها

RTU ها (واحدهای ترمینال راه دور) اکنون از رایانه های کوچک ساخته می شوند. اندکی پس از شروع، الگوریتم های کنترل کننده در RTU برنامه ریزی شدند. توتالایزرهای جریان، محاسبه‌گرهای ضریب توان و حل‌کننده‌های منطقی به زودی دنبال شد.

سیستم RTU و SCADA

هر تابعی که بتوان آن را با یک فرمول یا الگوریتم ریاضی توصیف کرد، می تواند توسط کامپیوتر در یک RTU به اندازه کافی پیچیده حل شود. سیگنال ها از دستگاه های حسگر میدانی جمع آوری می شوند. الگوریتم ها حل می شوند. دستورالعمل های کنترل به شیرها یا سایر محرک های کنترل ارسال می شود. برخی از عملکردهای مربوط به ایمنی، مانند تشخیص آتش یا دود و غلظت گاز سمی، در سخت افزار اختصاصی حل می شوند. دلیلش این نیست که آنها الگوریتم های فنی دشواری دارند، بلکه به این دلیل است که سازمان های نظارتی که آنها را تأیید می کنند، آنها را ملزم می کنند که دستگاه های مستقل باشند.

این واحد بر روی برخی از ملاحظاتی که باید در هنگام اعمال سنسور و آکواتور در نظر گرفته شود، تمرکز کرده است. همانطور که در SCADA استفاده می شود، این دستگاه ها ممکن است تفاوت قابل توجهی با ابزارهایی که عملکردهای مشابه را در هر کارخانه بسیار خودکار در یک صنعت مشابه انجام می دهند، نداشته باشند. با این حال، آنها با ابزارهایی که برای خواندن مستقیم توسط اپراتور انسانی طراحی شده اند متفاوت خواهند بود.

خرید و نگهداری سنسورها و محرک‌های SCADA گران هستند، این واقعیتی است که باید در هنگام توسعه تخمین هزینه‌ها برای نصب SCADA در نظر گرفته شود. قبل از حل الگوریتم کنترل، اطلاعات جمع آوری شده توسط حسگر میدان باید به عنوان ورودی به کنترل کننده یا RTU تحویل داده شود. برخی از ارتباطات باید بین سنسور و RTU اتفاق بیفتد. سپس، پس از حل الگوریتم، باید برخی از ارتباطات بین RTU و محرک اتفاق بیفتد. سیستم RTU و SCADA

آنالوگ به باینری به دیجیتال در سیستم RTU و SCADA

فرمت تمام داده‌های منتقل شده بین MTU و RTUها، داده‌های باینری هستند. داده‌های باینری در این فرمت وجود دارد که ممکن است به عنوان وضعیت یک سوئیچ برای فهمیدن روشن یا خاموش بودن آن در نظر گرفته شوند. شکل ۱ خروجی یک سوئیچ محدود را نشان می دهد که ممکن است برای نشان دادن وضعیت یک شیر استفاده شود. در شکل ۱(a)، شیر باز است و خروجی سوئیچ ۵+ VDC ثابت است. در شکل ۱(b)، شیر بسته است و خروجی سوئیچ ۰ VDC ثابت است. قسمت پایینی شکل ۱ یک خروجی سوئیچ را برای یک شیر نشان می دهد که باز، سپس بسته، سپس باز و غیره است.

شکل ۲

شکل۱: خروجی از Limit Switch

شکل ۲ نشان می دهد که چگونه خروجی سوئیچ از یک شیر به بیت تغییر می کند. کلمه bit مخفف رقم باینری است. یک ثبات تک بیتی یا فلیپ فلاپ در شکل ۲(a) نشان داده شده است. خروجی سوئیچ وضعیت شیر به ورودی فعال رجیستر تغذیه می شود و رجیستر از رجیستر خارج می شود. شکل ۲(b) زمان بندی منطق را نشان می دهد. کمی قبل از زمان = ۱، شیر باز می شود و خروجی سوئیچ وضعیت سوپاپ از ۰ ولت به +۵ ولت می رسد.

در زمان = ۱، پالس ساعت مثبت می شود (از ۰ ولت به ۵+ ولت) و این، همراه با ۵+ ولت در ورودی فعال رجیستر، باعث می شود که رجیستر یک خروجی “۱” بدهد (به خط پایین شکل مراجعه کنید. ۲ (ب). دریچه برای چندین دوره ساعت باز می ماند و بعد از زمان = ۳ بسته می شود. وقتی این کار انجام شد، سیگنال فعال به ۰ ولت می رود، اما این خروجی رجیستر را تغییر نمی دهد. هنگامی که ساعت در زمان = ۴ مثبت می شود، خروجی ثبات به “۰” تغییر می کند.  

شکل۲: خروجی سوئیچ ولو به بیت تغییر کرد

  شکل ۶-۹ نشان می دهد که چگونه یک سیگنال آنالوگ برای نشان دادن موقعیت دریچه ایجاد می شود. هنگامی که میل سوپاپ به موقعیت کاملا باز خود می رسد، خروجی فرستنده +۵۰۰۰ ولت خواهد بود. هنگامی که شیر کاملا بسته شود، خروجی ۰٫۰۰۰ ولت خواهد بود. همانطور که در شکل ۲ در بالا نشان داده شده است، خروجی در مقداری بین ۰ تا ۵ ولت است. فرض کنید +۳۰۰۰ ولت است.

شکل۳:  سیگنال آنالوگ برای نشان دادن موقعیت ولو

سیستم RTU و SCADA چطور کار می کند؟

با شروع از بالا سمت چپ شکل ۴، سیگنال ۳٫۰۰۰ ولت به اولین مرحله تبدیل سیگنال ADC ارسال می‌شود. مبدل سعی می‌کند ۲٫۵۰۰ ولت از آن کم کند. بنابراین سیگنال ۵ ولت را به ورودی فعال ۲٫۵۰۰ ولت بیتِ (MSB) از رجیستر خروجی می‌دهد. پالس بعدی در کلاک MSB، رجیستر را مجبور به داشتن خروجی ۱ می‌کند. باقیمانده (۳٫۰۰۰ – ۲٫۵۰۰ = ۰٫۵۰۰ ولت) به مرحله دوم تغذیه می شود. مبدل سعی می کند ۱٫۲۵۰ ولت را از آن کم کند. نمی تواند (چون ۰٫۵۰۰ کوچکتر از ۱٫۲۵۰ است) بنابراین یک سیگنال ۰ ولتی را به ورودی فعال بیت ۱٫۲۵۰ ولتی رجیستر خروجی می دهد. بقیه (هنوز ۰٫۵۰۰ ولت) به مرحله سوم تغذیه می شود.

مبدل سعی می کند ۰٫۶۲۵ ولت را از آن کم کند. نمی تواند (چون ۰٫۵۰۰ کوچکتر از ۰٫۶۲۵ است) بنابراین یک سیگنال ۰ ولتی را به ورودی فعال بیت ۰٫۶۲۵ ولتی رجیستر خروجی می دهد. پالس ساعت بعدی که بیت را به “۰” ثبت می کند، نیرو می دهد. باقی مانده (هنوز ۰٫۵۰۰ ولت) به مرحله چهارم تغذیه می شود. مبدل سعی می کند ۰٫۳۱۲۵ ولت را از آن کم کند. می تواند، بنابراین یک سیگنال +۵ ولت به ورودی فعال LSB رجیستر خروجی می دهد. پالس ساعت بعدی که بیت را به “۱” ثبت می کند، نیرو می دهد.

نتیجه، یک کاراکتر باینری چهار بیتی است که مقدار ۳.۰۰۰ ولت را به شرح زیر توصیف می‌کند: از آنجا که یک رجیستر چهار بیتی دقت ۱ در ۲۴ یا ۱ در ۱۶ را ارائه می‌دهد، بنابراین مجاز خواهیم بود مقدار را به ۳.۰۰۰ ولت برسانیم. در برخی از کاربردها، سیگنال از مثبت به منفی تغییر می‌کند. به همین خاطر باید از یک بیت اضافی استفاده شود چرا که بیت‌های اضافی دقت بیشتری را ارائه می‌دهند.

شکل ۵- مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC)

  مبدل های دیجیتال به آنالوگ (DAC)، دستگاه‌هایی هستند که سیگنال دیجیتال را می گیرد و آن را به مقدار آنالوگ تبدیل می‌کنند. شکل ۵ نحوه انجام این کار را نشان می‌دهد. با استفاده از مقدار دیجیتالی که توسط ADC در شکل ۴ تعیین شده است، بیشترین بیت را در پورت فعال سازی فلیپ فلاپ بالا وارد می‌کنیم. هنگامی که پالس ساعت باعث فعال شدن هر یک از این فلیپ فلاپ‌ها می‌شود، ۵ ولت در خروجی هر فلیپ فلاپ معادل ظاهر شدن ۱ در ورودی است. ۰ ولت در خروجی هر فلیپ فلاپ معادل این است که ۰ ولت در ورودی ظاهر ‌شده است.

کلیدهای ولتاژ، هر کدام دو ورودی دارند. که یکی که اجازه عبور ولتاژ از سوئیچ را می‌دهد و دیگری این مسیر عبور را مسدود می‌کند. ورودی دیگر، سیگنال سوئیچینگ (سیگنال تغییر وضعیت) است. اگر ۵ ولت باشد، ولتاژ دقیق از آن عبور می کند. اگر ۰ ولت باشد، ولتاژ دقیق از آن عبور نمی‌کند. ولتاژ دوم دقیقاً نصف ولتاژ اول است و غیره. بلوک جمع کننده در سمت راست هر یک از ورودی های خود را اضافه می کند و سپس نتیجه ای را که مجموع ورودی ها است به بیرون می دهد. در این حالت، خروجی ۲٫۵۰۰ ولت به اضافه ۰٫۳۱۲۵ ولت به خروجی ۲٫۸۱۲۵ ولت اضافه خواهد کرد.  

مترجم: مهشید منتجبی RTU و SCADA

بیشتر بخوانید:

تفاوت بین PLC و RTU؟

RTU چیست؟

اسکادا SCADA چیست؟

انواع PLC دلتا مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی

کمپانی پارکر  

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.

   یا. یا .۳ یا. و . ۲ یا. و .یا . . ۱ و. یا. و. یا. و. ۱ یا. و. یا. و.یا .ویا. ۴ یا. و. ۵ یا. و. یا. ۶ یا ۷٫ و. یا. و. یا. ۸ و. ۹ و و . .. . ۲ یا. یا. و. یا. ۸ و. . . ۱ و. یا. و. یا. و. ۱ یا. و. یا. و.یا .ویا. ۴ یا. و. ۵ یا. و. یا. ۶٫ یا. و.یا .ویا. ۴ یا. یا .۳ یا. و . ۲ یا. و .یا . . ۱ و. یا. و. یا. و. ۱ یا. و. یا. و.یا .ویا. ۴ یا. و. ۵ یا. و. یا. ۶ یا ۷٫ و. یا. و یا. ۸ و. ۹ و و . .. . ۲ یا. یا. و. یا. ۸ و. . . ۱ و. یا. و. یا. و. ۱ یا. و. یا. و.یا .ویا. ۴ یا. و. ۵ یا. و. یا. ۶٫ یا. و.یا .و