سیستم کنترلی نوین Teleperm-XP از شرکت زیمنس

سلام دوستان عزیز
شرکت زیمنس درراستای بهبود فرایندهای کنترلی برای نیروگاههایی که میسازه اقدام به طراحی سیستم زیر نموده
که در این فایل شما باکلیات این سیستم به صورت کلی ودرعین حال با نگاهی دقیق اشنا میشید
امیدوارم به دردتون بخوره
موفق وکامیاب باشید

دانلود

با سلام
اگر ممکنه دوباره آپلودش کنید

متن مقاله

متن مقاله

انتقال دانش فني سيستم كنترل نيروگاهي
مهندس فرزاد سرلتي - مهندس حميدرضا جهانيان
سيستم كنترل گسترده (DCS) ، نيروگاه سيكل تركيبي ، انتقال دانش فني


موضوع اين مقاله گزارش تجربه اي موفق در امر انتقال دانش فني يك نوع سيستم كنترل نيروگاه به نام Teleperm XP بين دو شركت زيمنس و گروه صنعتي ندا است كه براي اولين بار در ايران انجام گرفته است. اين امر نه تنها در ايران سابقه نداشته بلكه براي شركت زيمنس نيز در اين گستردگي براي سيستم TXP تازگي داشته است. در جريان اين انتقال دانش فني ، طرف خارجي ، براي اولين بار دفتر مهندسي پروژه را در خارج از كشور خود و در ايران تشكيل داد. جدول 1 نحوه تقسيم كار و وظايف طرف داخلي را بطور كلي نمايش مي دهد.

1- چگونگي آغاز همكاري و تقسيم كار بين شركتها
در سال 1996 اجراي 14 ماجول سيكل تركيبي مستقر در 6 نيروگاه كشور آغاز شد. براي افزايش توان مهندسي كشور ، شركت مپنا ( مديريت پروژه هاي نيروگاهي كشور ) اين قرارداد را به جزاير توربين ، ژنراتور ، بويلر ، برج خنك كن و سيستم كنترل تقسيم كرده و به پيمانكاران خارجي تكليف كرد كه هر كدام براي خود همكاري داخلي اختيار كرده و دانش فني ساخت و مهندسي را به طرف هاي ايراني انتقال دهند. بر اساس اين سياست شركت زيمنس نيز كه برنده جزيره سيستم كنترل نيروگاه شده بود ملزم به انتخاب همكار ايراني گرديد. از آنجا كه شركت ندا قبلا تجارب زيادي در استفاده از سيستم هاي PLC زيمنس از نوع Simatic S5 در سيستم هاي كنترل فولاد مباركه ، كوره بلند ذوب آهن اصفهان و كوره هاي پاتيلي داشت از طرف بخش A&D (Automation & Drive) زيمنس به بخش PGL‌ كه مسئول سيستم كنترل نيروگاه است معرفي شد. جهت اطمينان از انجام صحيح انتقال تكنولوژي ، قرارداد همكاري بين بخش PGL زيمنس و ندا و نحوه انتقال دانش فني با نظارت شركت مپنا تهيه و مبادله شد. در اين قرارداد تامين سخت افزار سيستم كنترل ، آموزش پرسنل ندا و نظارت بر انجام صحيح مهندسي به عهده زيمنس و اجراي كار مهندسي تفضيلي سخت افزار ، شركت در آزمايش كارخانه اي FAT ، نظارت بر نصب ، نظارت بر راه اندازي ، آموزش پرسنل كارفرما و ارائه مدارك فني براي نصب و مطابق ساخت ، در حيطه مسئوليت ندا قرار گرفت
2- مختصري راجع به سيستم هاي مدرن كنترل نيروگاهها
بطور كلي هر سيستم كنترل نيروگاهي بايد حداقل امكانات ذيل را در اختيار بخش هاي مهندسي و اپراتوري قرار دهد.(شكل 2)
الف – امكان ارتباط با تجهيزات پروسه مانند شيرها ، موتورها و Actuator ها، و نيز دريافت سيگنال هاي
آنالوگ و ديجيتال .AS (Automation System)
ب – امكان نمايش و قرائت وضعيت سيستم مثل سطح درام ها ، دما در نقاط مختلف بويلر ، سطح كندانسور و غيره.PM (Process Monitoring)
پ – امكان ثبت اطلاعات ، اعلام خطا و هشدار در سيستم. (OM)
(Operation Monitoring)
ت – امكان برنامه ريزي مطابق نياز پروسه و امكان و تنظيم بهينه حلقه هاي كنترلي (Engineering System) ES
ج – امكان اعمال فرامين توسط اپراتور در شرايط مورد نياز. (AS)
چ – امكان كنترل اتوماتيك در سطوح مختلف. (AS)
در سيستم TXP كار ارتباط با فيلد بوسيله AS ها انجام مي پذيرد. (شكل 3)
AS شامل كارت هاي هوشمند FUM و پردازشگر قوي CPU948R است و كار مهندسي توسط ES انجام مي شود. در ES بوسيله FUP Editor سيستم كنترل و بوسيله MMI Editor صفحات مونيتورينگ طراحي مي شود. امكان مشاهده و همچنين كنترل پروسه توسط (OT) Operating Temrminal انجام مي شود. قابل توجه است كه در سيستم هاي قديمي تر براي نمايش و كنترل از سيستم هاي جداگانه استفاده مي شود امكان ثبت بلند مدت اطلاعات توسط (SU) Server Unit و برقراري ارتباط ميان OT و AP توسط PU فراهم مي شود. در عمل ، كليه اطلاعات توسط دو باس Plant Bus و Terminal Bus بين اجزا سيستم منتقل مي شود.

3- چگونگي طراحي و اجراي سيستم كنترل نيروگاههاي پروژه 6CCPP
در پروژه 6ccpp فرض بر همانندي كليه ماجولها با يكديگر بوده است. (شكل 4)
كار ماجول اول از سه جهت اهميت و البته دشواري بيستري داشت :
الف – اينكه اولين تجربه شركت ندا بود و طبيعتاً با اشكالات بسياري روبرو مي شد كه بايستي رفع شود.
ب – مشابهت ساير واحدها با واحد اول ، حساسيت كار روي ماجول را شدت مي بخشد ، زيرا در صورت اجراي صحيح ماجول اول ،‌ ماجول هاي بعدي با تغييرات نسبتا كم و با سرعت زيادي قابل اجرا بودند
پ – نظارت شركت زيمنس روي كار طراحي پس از اولين ماجول منتظر قائم عملاً با اتمام مي رسيد. قبل از اينكه به نحوه سازماندهي كار بپردازيم لازم است راجع به كارتهاي هوشمند TXP و تفاوت آن با كارتهاي PLC‌ توضيحاتي داده شده است. در سسيستم هاي PLC براي ارتباط با فيلد معمولا از چهار نوع كارت ورودي ديجيتال و آنالوگ و همچنين خروجي هاي ديجيتال و آنالوگ استفاده مي شود. مثلا براي كنترل يك موتور از دو نوع كارت DI براي دريافت سيگنال هاي وضعيت موتور وDO براي ارسال فرامين استفاده مي شود. براي يك شير كنترلي كه به طور پيوسته از صفر تا صددرصد باز يا بسته مي شود هر چهار نوع كارت ضروري است. چون ضمن اينكه بايد بطور پيوسته بوسيله كارت AO وضعيت شير كنترل شود ، بايستي موقعيت شير نيز بوسيله AI تحت كنترل باشد در اين صورت براي يك تجهيز خاص بايد از چهار نوع كارت استفاده كرد. در برخي از سيستم هاي كنترلي نيروگاهي هنوز از همين كارت هاي PLC استفاده مي شود. در سيستم TXP اما از كارتهاي هوشمند استفاده مي شود كه براي هر تجهيز يك كارت بخصوص در نظر گرفته شده است. مثلا كارت FUM 210 براي كنترل موتور يا شيرهاي موتوري كه سيگنال هاي DO و DI دارند طراحي شده است يا كارت FUM 280 براي كنترل پيوسته شيرهاي كنترلي مناسب است كه هم خروجي وروديهاي آنالوگ و هم خروجي وروديهاي ديجيتال مي پذيرد. لذا براي هر مصرف كننده الكتريكي در فيلد تنها يك كارت هوشمند پيش بيني مي شود. با اين مقدمه به نحوه طراحي سيستم كنترل TXP براي يك نيروگاه معين مي پردازيم.
اولين قدم، دريافت اطلاعات از پروسه اي است كه بايد كنترل شود. (شكل 5) مثلا در مورد بويلر يا برج خنك كن ، تعداد I/O ها ، P&I دياگرامها ، تعداد مصارف الكتريكي مانند شيرهاي موتوري و همچنين منطقي كه بايستي سيستم كنترل طبق آن پروسه را كنترل كند ، از جمله مهمترين اطلاعاتي است كه بايد توسط سازنده خط يا اصطلاحاًProcess Owner داده شود.پس از اين مرحله ، كار طراحي به دو شاخه موازي تقسيم مي شود : سخت افزار و نرم افزار (شكل 6)
طراحي در بخش سخت افزار شامل طراحي تابلوي DCS ، تعداد كارتهاي مورد لزوم ، محل قرار گرفتن كارتهاي هرراك ،‌توليد فايل سيم كشي تابلوي DCS و مارشالينگ است. در اينجا بايستي اشاره مختصري راجع به سيستم كد گذاري آلماني كه در نيروگاه ها استفاده مي شود بنماييم.اين سيستم كه KKS نام دارد (Kraft Koding System) براي هر تجهيز نام گذاري خاص خود را دارد كه مي تواند بر اساس موقعيت تجهيز در پروسه يا محل فيزيكي و جغرافيايي باشد. در كار ما آنچه ملاك است محل استقرار وسيله در پروسه است. مثلاL بخشي از سيستم آب و بخار است يا k يا M ماشينهاي اصلي مانند توربين و امثالهم. اين تعريف KKS هم در نرم افزار و هم در سخت افزار يكسان و واحد است. هيچ KKS دوبار تكرار نمي شود. براي مثال 1LAB10AA001 مربوط است به ولو كنترلي (AA) شماره 1 (001) از تانك ديرتور (LAB10) بولير 1 (1) .
اگر در سيستم PLC تعداد و آرايش ورودي ها و خروجي ها (I/O) اهميت دارد، در TXP مبنا بر KSS است. ممكن است براي يك KSS چند I/O در نظر گرفته شود. مثلا KSS مربوط به يك شير موتوري 8 عدد ورودي و خروجي استفاده شود. از آنجا كه در TXP از كارتهاي هوشمند استفاده مي شود ، براي هر نوع KSS كارت متناسب با آن انتخاب مي شود. اولين قدم در طراحي سخت افزار تعريف انواع تجهيزاتي است كه ممكن است در سيستم مورد استفاده قرار گيرد. مثلا براي هر يك از انواع شيرهاي موتوري ، شيرهاي كنترلي و غيره يك سمبل طراحي مي شود. به اين طراحي Typical مي گويند. اين انواع بايستي جامع باشد بطوريكه همه تجهيزات استفاده شده در پروسه را شامل شود. بدين ترتيب هر وسيله اي كه در فيلد وجود داشته باشد و لازم باشد بوسيله سيستم كنترل هدايت شود حتما يك نوع سمبل خاص خود را در سيستم تعريف شده دارد. نكته مهم در طراحي سخت افزار سيستم كنترل اين بود كه تابلوهاي DCS كلاً در آلمان و در كارخانه زيمنس واقع در شهر كارلسروهه بوسيله روبوت سيم كشي
مي شد. نمونه اي از اين تابلوها در شكل 7 نمايش داده شده است. عليرغم حجم بالاي سيم كشي اين وسيله بدون خطا كار سيم كشي را انجام مي داد اما فايل Wire Wrap كه بوسيله آن روبات مخصوص، سيم كشي مي كرد در تهران ساخته مي شد. هر اشتباهي در ايجاد فايل مزبور باعث سيم كشي غلط روبات و اشكالات جدي در زمان راه اندازي مي شد. كما اينكه يك بار خطاي ناخواسته در فايل ارسالي به آلمان باعث شده بود دو عدد از تابلوهاي DCS واحد اول نيروگاه شهيد رجايي بطور ناقص سيم كشي شوند. نتيجه اينكه همكاران ما مجبور شدند بطور شبانه روزي مشكل را رفع كنند تا وقفه اي در كار پيش نيايد. در بخش نرم افزار ما مي توانيم به دو صورت كار مهندسي را سازمان دهيم. (شكل 8)
يكي اينكه كار برحسب پروسه تقسيم شود. در اينصورت در هر بخش مانند بويلر يا برج خنك كن ، افراد اختصاص يافته هم كار كنترل را توسط FUP Editor طراحي مي كنند و هم تصاوير OT و آلارمها را توسط MMI Editor
مي سازد. در روش ديگر مهندسين معيني كار كنترل بخشهاي مختلف پروسه را انجام مي دهند و شخص يا اشخاصي فقط با MMI كاركرده و سيستم مونيتورينگ همه بخش ها را انجام مي دهند. در اين روش درك فرايند كار بخصوص براي همكاران متخصص MMI ضعيف
مي شود ولي بدليل مهارت استفاده از اديتورها سرعت كار بالا مي رود. ما ابتدا از روش اخير استفاده كرديم ولي پس از خاتمه كار طراحي و بخصوص آغاز راه اندازي اولين ماجول منتظر قائم عملا به روش اول بر گشتيم به اين معني كه هر يك از همكاران در بخش معيني از پروسه تبحر مي يافت و در همان بخش هم با هر دو اديتور كار مي كرد. در ابتدا موضوع كار ما طراحي سيستم كنترل بويلر و بخش عمومي نيروگاه بود ولي بعدا كار طراحي سيستم خنك كن نيروگاه نيز به آن اضافه شد. چرا كه ابتدا تصميم شركت مپنا بر آن بود كه سيستم خنك كن را بوسيله PLC كنترل كند. ولي بعدا به درستي اين عقيده تغيير كرده و سيستم برج خنك كن نيز در دل سيستم DCS قرار گرفت. پس از خاتمه كار FAT در آلمان و رفع عيوب مشخص شده ، سيستم كنترلي از آلمان به نيروگاه منتظر قائم حمل و كار راه اندازي اولين ماجول در منتظر قائم آغاز شد. در آن زمان استفاده از پرسنل گروه صنعتي ندا براي نصب و راه اندازي سيستم DCS بدليل تجربه و آشنايي كسب شده و اينكه خود ، كار طراحي را انجام داده بودند بهترين انتخاب مپنا بود. براي گروه صنعتي ندا هم بدون كسب تجربه ذي قيمت كار در سايت و دوران راه اندازي زنجيره كار DCS نيروگاهي هرگز تكميل نمي شد.
كار راه اندازي اولين ماجول در زمستان 79 انجام گرفت و واحد در روزهاي پاياني سال و نوروز 80 بطور آزمايشي با شبكه سنكرون شد. لازم به ذكر است كه اين كار سترگي بود كه انصافاً شركت مپنا توانست با در اختيار گرفتن بهترين مديران و كارشناسان ايراني و خارجي اين بار را سالم و در محدوده زماني پيش بيني شده به مقصد برساند. نصب و راه اندازي قسمت هاي مكانيكي ،‌ برقي و تاسيساتي بويلر ،‌ توربين ، ژنراتور ، برج خنك كن و تجهيزات جانبي به اندازه اي گسترده و متنوع است كه بدليل تازگي خود با چالش هاي جدي روبرو و ارزش آن را دارد كه همكاران در شركت مپنا گزارشي از راه اندازي اولين ماجول نيروگاه منتظر قائم جهت حفظ آن تجربه براي آيندگان تهيه نمايند. گروه صنعتي ندا مفتخر است كه در بخش كوچكي از اين كار بزرگ سهيم بوده و مشاركت داشته است.

4- تصحيح و تكميل برنامه كنترل متناسب با شرايط و نياز كار
بعد از نيروگاه منتظر قائم نيروگاه شهيد رجايي دومين نيروگاه از سري 6 نيروگاهي بود كه بايستي راه اندازي مي شد ،‌ در طراحي سيستم كنترل نيروگاه شهيد رجايي ديگر نظارت و كمك زيمنس بسيار كم و محدود به حضور دوره اي همكاران زيمنسي و فقط در شرايط مورد لزوم شده بود. بر خلاف پيش بيني ، سيستم كنترل نيروگاه شهيد رجايي تغييرات قابل توجهي نسبت به منتظر قائم داشت. نوع بسياري از شيرها تغيير كرده بود كه بايستي متناسباً در سيستم كنترل نيز اين تغييرات داده مي شد. همچنين تامين آب مورد نياز سيكل بخار از نيروگاه موجود تامين مي شد كه سيستم كنترل مربوط به خود را مي طلبيد. اعمال اين تغييرات كار ساده اي نبود. كما اينكه درست قبل از شروع راه اندازي واحد اول متوجه شديم كه تغيير شيرهاي نيروگاه در بخش سخت افزار پيش بيني شده ولي تغييرات لازم روي Function block مربوطه در نرم افزار انجام نشده است كه اين مشكل با تلاش جدي همكاران بگونه اي حل شد كه خللي در كار راه اندازي وارد نكرد. نيروگاه بعدي نيروگاه فارس بود. بويلر اين نيروگاه برخلاف ديگر نيروگاه هاي پروژه نه از شركت فاسترويلر بلكه از هانجونگ كره جنوبي خريداري شده بود. تجارب و دانش كسب شده قبلي ما را قادر ساخت كه طي يك قرارداد جداگانه با شركت مپنا سيستم كنترل جديدي براي بويلر جديد طراحي كنيم. اين كار كاملا مستقل و بدون مشاركت و كمك شركت زيمنس انجام گرفت. خوشبختانه راه اندازي نيروگاه فارس نشان داد كه اين طراحي كامل بوده و كمترين تغيير را در حين راه اندازي احتياج داشته است. در مسير اجراي پروژه با مشكلاتي روبرو مي شديم كه بايستي رفع مي شدند. نياز كار ، توسعه و پيشرفتهايي را مي طلبيد كه فراتر از تعهدات قراردادي ما بود. طراحي سيستم هاي آموزش خاص براي اين پروژه و تداركات و مديريت كار روي چند نيروگاه بطور همزمان از اين گونه موارد است.
اما شايد مهمترين دستاوردها يكي تربيت راهبر سيستم (Administrator) و ديگري پياده كردن نرم افزار TXP روي سخت افزار هاي كامپيوتري قوي تر و متفاوت با سخت افزارهاي تامين شده توسط زيمنس باشد. سخت افزارهايي كه زيمنس در قرارداد پيش بيني كرده بود در همان فاز اول سفارش شده بود. لذا هر چند براي اولين نيروگاه قابل قبول بود ولي با توجه به پيشرفت صنايع الكترونيكي كامپيوتري به لحاظ نظري امكان استفاده از سيستم هاي با سرعت بالاتر وجود داشت كه پروژه امكان تامين آن را نداشت. لازم به ذكر است كه سيستم عامل TXP ، Unix است و كار كردن با اين سيستم عامل به هيچ وجه بسادگي كار با سيستم هاي Windows نيست. در سيستم Unix شناسايي سخت افزار جديد ضروري است. به همين دليل استفاده از يك كامپيوتر پيشرفته ديگر بسادگي ميسر نبود. ولي خوشبختانه نه تنها اين مشكل رفع شد بلكه اكنون سيستم XP روي كامپيوتر هاي Labtop هم قابل نصب است. طبيعي است در بخش تربيت Administrator سيستم و همچنين تحولات سيستمهاي سخت افزاري ، همكاران زيمنس سهم بسزايي داشتند كه بايستي ذكر و قدرداني كرد.



5- آموزش
يكي از وظايف عمده گروه صنعتي ندا در اين قرارداد هدايت و اجراي برنامه هاي آموزش سيستم DCS به پرسنل نيروگاهها بود كه بمدت 12 ماه براي جمعا 120 نفر از پرسنل نيروگاهها اجرا شد. مهمترين مشخصه كار آموزش ما اين بود كه اين دوره ها بر اساس نياز كار و آنچه واقعا در سيستم كنترل مورد استفاده قرار گرفته بود ، طراحي شد. به همين دليل اين دوره هاي زيمنس بودند كه بطور استاندارد براي آموزش سيستم DCS اجرا مي شود. اين شركت توانسته است با اتكا به قابليتهاي فني كشور و متخصصين مستعد ايراني طلسم خارجي بودن سيستم كنترل نيروگاهي را بشكند و آن را در سطح وسيعي گسترش دهد.
بر اساس تجربه اين پروژه كارهايي بموازات انجام گرفت كه در آينده نيز قابل گسترش است از آن جمله مي توان از انعقاد قراردادي با شركت Framatome نام برد كه مسئوليت بخش آموزشي توربين بخار زيمنس را بعهده دارد. طي اين قرارداد ما ضمن كمك به برگزاري دوره هاي آموزشي ، مدرس نيز تربيت و در اختيار گذاشتيم. اين دوره ها شامل توضيحات مربوط به نيروگاه سيكل تركيبي و سيستم كنترل توربين مي شود. گروه صنعتي ندا بر پايه ارائه آموزش با كيفيت سيستم DCS موفق شد كار آموزشي نيروگاه Riffa در كشور بحرين را نيز از زيمنس بگيرد. اين همكاري در راه اندازي واحدهاي بعدي اين نيروگاه ادامه خواهد يافت.

6- مستند سازي
نظر باينكه كار نصب سيستم كنترل توسط اين شركت انجام نمي گرفت توليد و ارائه اطلاعات لازم براي نصب سيستم كنترل توسط واحدهاي ديگر اهميت بسزايي داشت. به نسبت حجم پروژه ، مقادير قابل توجهي مستندات بصورت كاغذي و الكترونيكي توليد و مورد استفاده قرار گرفته است. با اختصار ، حجم اين اطلاعات در فازهاي مختلف پروژه بصورت زير بوده است :
فاز اجرا : بيش از 300 جلد مدرك
فاز مستند سازي : بيش از 3500 جلد مدرك

7- نتيجه گيري
همكاري شركت زيمنس ، پيمانكار بخش كنترل نيروگاههاي موسوم به 6CCPP با طرف ايراني كه در ابتدا با اكراه و تحت فشار شركت مپنا صورت گرفت در طول اجراي پروژه با استقبال شركت مزبور روبرو شده و اكنون بگونه اي است كه شركت مزبور از همكاري با شركتهاي مشابه ايراني حتي در كشورهاي ديگر استقبال مي كند. در طول اين همكاري علاوه بر آنكه شركت ايراني توانسته است براي اولين بار كار مهندسي تفضيلي سيستم كنترل ، ساخت تابلوهاي كنترل نظارت برنصب و راه اندازي آنها را به خوبي انجام دهد بلكه در پاره اي موارد موفق شده است با توجه به شرايط كار ، نسبت به افزايش قابليتهاي نرم افزار مزبور نيز گامهايي بردارد. علاوه بر آن تهيه بسته هاي آموزشي در رابطه با سيستم برداران ، مهندسان مشاور و شركتهاي پيمانكاري ديگر از جمله ثمرات اين همكاري موفق بوده است.

دانلود نميشه
لطفا دوباره آپلود كنيد

لطفا فايل رو مجددا آپلود كنين با تشكر

پیشنهاد

پیشنهاد

سلام دوستان کسی هست که بصورت عملی با این سیستمها کار کرده باشه؟