An Introduction to Automation and Industrial Process Control

Published at: Nov. 08, 2017 – 507 Pages
Published by: K. N. Toosi U. of Tech. Publication
Author: Hamid D. Taghirad
ٍEdition Second Edition
ISBN-13:  978-9648703627
Catalog No. 388123

Description :

ویژگی های کتاب

با گسترش روز افزون صنايع اتوماتيک توليدي و فرآيندهاي پيشرفته صنعتي در کشور، ضرورت آشنائي دانش پژوهان و متخصصين صنايع با روشهاي اتوماسيون و شناسائي و کنترل فرآيند هاي صنعتي بيش از پيش مشهود مي باشد. با توجه به ماهيت چند رشته اي اين زمينه تخصصي و نبود مرجع واحد مهندسي به زبان فارسي، مقدمه اي بر اين موضوع از ترجمه و تلخيص مراجع مختلف و تاليف و ترکيب ساير بخش ها، به رشته تحرير در آمده است. موضوع اين نگارش طي چند سال به صورت درس “کنترل صنعتي” در دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي به همراه آزمايشگاه ارائه شده است و حجم فصول متناسب با نياز برازش شده است. این کتاب برای استفاده دو طیف از مخاطبین تدوین شده است. از يك طرف اين كتاب به عنوان مرجع درسي دانشگاهي مي‌تواند مورد استفاده دانشجويان مقطع كارشناسي و يا كارشناسي ارشد قرار گيرد. هرچند این کتاب نیاز به کتاب‌هایی که در بخش مراجع معرفی شده‌اند را مرتفع نمی‌سازد، امّا مي‌تواند به عنوان راهنماي کاملی مورد استفاده دانشجويان و اساتيد ارجمند قرار گيرد. طيف ديگر از مخاطبين اين كتاب را كارشناسان محترمی تشکیل می دهند که در صنایع کشور مشغول به فعاليت بوده و علاقه‌مند به استفاده از روش‌های طراحی کنترل مدرن در کاربردهای مورد نظر خود می‌باشند. به منظور استفاده این عزیزان سعی شده است   کلیه روش­ها با مثال­های صنعتی و برنامه های آماده شده تعقیب شود و امید است اين كتاب به عنوان یک مرجع فارسي مناسب در اين زمينه راهگشاي دانشجویان و کارشناسان صنعتی باشد

پيشگفتار

با گسترش روز افزون صنايع اتوماتيک توليدي و فرآيندهاي پيشرفته صنعتي در کشور، ضرورت آشنائي دانش پژوهان و متخصصين صنايع با روشهاي اتوماسيون و شناسائي و کنترل فرآيند هاي صنعتي بيش از پيش مشهود مي باشد. با توجه به ماهيت چند رشته اي اين زمينه تخصصي و نبود مرجع واحد مهندسي به زبان فارسي، مقدمه اي بر اين موضوع از ترجمه و تلخيص مراجع مختلف و تاليف و ترکيب ساير بخش ها، به رشته تحرير در آمده است. موضوع اين نگارش طي چند سال به صورت درس “کنترل صنعتي” در دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي به همراه آزمايشگاه ارائه شده است و حجم فصول متناسب با نياز برازش گرديده اند

آنچه در اين کتاب فراهم آمده است از دو بخش اصلي تشکيل شده است. در فصل اوّل و دوّم، سيستمهاي نيوماتيک و کنترل کننده هاي منطقي برنامه پذير، مورد استفاده در سيستمهاي اتوماسيون صنعتي تشريح مي گردند. در فصل اول اجزاء سيستمهاي نيوماتيکي معرفي گرديده و روشهاي مختلف طراحي به منظور استفاده از اين مجموعه ها در سيستمهاي اتوماسيون صنعتي تدوين گرديده اند. در فصل دوم پس از اشاره به اصول کلّي و سخت افزار کنترل کننده هاي منطقي برنامه پذير، روشهاي عمومي برنامه نويسي آنها توضيح داده شده است. با ارائه مثالهاي کاربردي متعدد، سعي شده است اين مباني براي مهندس طراح سيستمهاي اتوماسيون به صورت کامل تشريح گردد. در پايان فصل نيز به اصول کلي برنامه نويسي کنترل کننده هاي منطقي برنامه پذير  متداول در صنايع کشور توسط زبان برنامه نويسي استپ-5 اشاره شده است

در سه فصل پاياني توجه خود را به مدلسازي، شناسائي و کنترل فرآيندهاي صنعتي بوسيلة کنترل کننده هاي پی-آی-دی جلب مي کنيم. مدلسازي فرآيندهاي صنعتي کليد اصلي شناخت اين سيستمها و طراحي کنترل کننده مناسب براي آن مي باشد. اين مدلسازي يا با استفاده از اصول مهندسي در زمينه هاي مختلف انجام گرديده و يا با آزمايش و شناسائي صورت مي پذيرد. در فصل سوم روشهاي مدلسازي فرآيندهاي متنوع صنعتي از جمله سيستمهاي مکانيکي، الکترو – مکانيکي، هيدروليکي و حرارتي را با استفاده از اصول و مباني ديناميک جامدات و سيالات، الکترونيک، ترموديناميک و انتقال حرارت بيان گشته و مدلهاي اين سيستمها به فرم نهائي جهت طراحي کنترل کننده مناسب تعبير مي گردند. با مقايسه مدل اين سيستمهاي متنوع مشاهده مي شود که عليرغم اصول بکار گرفته شده مختلف، کليه مدلها به فرم سيستمهاي رستة يک يا دو با تأخير قابل نمايش مي باشند. اين مشاهده طراح را به صورت منطقي به اين جهت سوق مي دهد که از اين مدلها به فرم مدل تيپ استفاده نموده و با استفاده از آزمايش پارامترهاي آن را براي هر فرآيند شناسائي نمايد. روشهاي شناسائي زماني و فرکانسي با استفاده از اين ايده کلّي در فصل چهارم تشريح گرديده اند. اين روشها عموماً براي طراحي کنترل کننده هاي پی-آی-دی مناسب مي باشند. علاوه بر آن با معرفي دو پارامتر بي بعد به صورت کمي سيستمها را دسته بندي نموده و سهولت طراحي و پياده سازي کنترل کنند هاي مناسب را طبقه بندي مي نمائيم. در انتهاي اين فصل روشهاي پارامتريک شناسائي سيستمها را که در آنها از تکنيکهاي مدرن و ديجيتال استفاده شده اند معرفي مي گردند

در فصل پنجم معرفي دقيقي از کنترل کننده هاي پی-آی-دی صورت مي پذيرد. پس از ارائه اصول طراحي کنترل کننده هاي پی-آی-دی روشهاي پياده سازي اين کنترل کننده در صنعت به صورت الکتريکي، الکترونيکي، نيوماتيکي و ديجيتالي معرفي مي گردند. سپس به روشهاي تنظيم اين کنترل کننده بر اساس متدهاي شناسائي ارائه شده در فصل چهارم پرداخته، و روشهاي مختلف طراحي و تنظيم را با يکديگر مقايسه مي نمائيم. در انتهاي اين فصل نيز با معرفي مشکلات عملي پياده سازي کنترل کننده هاي انتگرال گير روشهاي رفع آن ارائه گرديده و همچنين روشهاي طراحي کنترل کننده پی-آی-دی براي سيستمهاي با تأخير معرفي خواهند شد

Author Short Biography
Hamid D. Taghirad is currently a professor with the Faculty of Electrical and Computer Engineering, Department of Systems and Control, and the founder of the Advanced Robotics and Automated System (ARAS) at K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran. He has been involved in numerous robotics industrial projects on the design and implementation of industrial robots, robotic cells, and currently on an industrial cable-driven parallel manipulator. He has also participated in joint international collaborations in the field of robotics. Dr. Taghirad was the founder and a member of the board of the Iranian Society of Mechatronics (ISM) and is currently a member of the board of the Iranian Robotics Society (IRS), editor in chief of Mechatronics Magazine, and a member of the editorial board of the International Journal of Robotics: Theory and Application. He also served as an organizing committee member of many international conferences, including the International Conference on Robotics and Mechatronics (ICRoM). His publications include five books and more than 250 papers in peer-reviewed international journals and conference proceedings.

فهرست مطالب
پيشگفتار
فهرست
فصل اول: اتوماسيون توسط سيستمهاي نيوماتيک
1-1- مقدمه
2-1- اجزاء سيستم نيوماتيک
1-2-1- انواع شيرهاي نيوماتيک
2-2-1- نحوة فعال سازي شيرهاي کنترلي
3-2-1- عملگرهاي نيوماتيکي
3-1- کنترل وضعيت جکهاي نيوماتيک
1-3-1- کنترل حرکت يک جک يک طرفه
2-3-1- کنترل حرکت يک جک دوطرفه
3-3-1- کنترل شير با استفاده از فشار پيلوت
4-3-1- کنترل اتوماتيک عمليات
4-1- کنترل حرکت ترتيبي چند جک نيوماتيک
1-4-1- حرکت ترتيبي دو جک
2-4-1- ايجاد دو حرکت همزمان
5-1- مدارهاي موازي
1-5-1- طراحي مدار موازي
2-5-1- ترتيب طراحي شيرهاي مدار موازي
6-1- جمع بندي
مسائل
مراجع
فصل دوم: کنترل کننده هاي منطقي برنامه پذير PLC
1-2- مقدمه
1-1-2- اصول PLC
2-1-2- شماتيک کلي PLC
3-1-2- نمايش منطق به صورت نردباني
2-2- سخت افزار PLC
1-2-2- مقدمه
2-2-2- وروديهاي ديجيتال ايزولة نوري
3-2-2- رله هاي خروجي
4-2-2-خروجيهاي ترانزيستوري
5-2-2- خروجي تراياک Triac
6-2-2- پورتهاي آنالوگ
3-2- برنامه نويسي PLC
1-3-2- برنامه نويسي نردباني- معرفي المانهاي اصلي برنامه نويسي
4-2 مثالهاي برنامه نويسي
1-4-2- روشن و خاموش کردن دو خروجي با يک کليد
2-4-2- جمع کردن چندين “و” AND و “يا”OR
3-4-2- جمع کردن يک بلوک منطقي
4-4-2- قطع کردن مدار لچ توسط خروجي غير واقعي AR
5-4-2- قطع کردن مدار لچ توسط شمارنده
6-4-2- خاموش کردن و تحريک يک تايمر با يک ورودي
7-4-2- ايجاد يک پالس توسط دو تايمر
8-4-2- تايمر D-OFF
9-4-2- روشن کردن ترتيبي خروجيها توسط تايمر D-OFF
10-4-2- روشن کردن ترتيبي توسط شيفت رجيستر
5-2- مثالهاي کاربردي
1-5-2- حرکت دادن يک عملگر هيدروليک يا نيوماتيک
2-5-2- حرکت ترتيبي اتوماتيک سه جک هيدروليکي- نيوماتيکي
3-5-2- روشن و خاموش کردن يک موتور الکتريکي
4-5-2- کنترل دما به صورت ON/OFF
6-2- مثالهاي صنعتي
1-6-2- شمارش و دسته بندي
2-6-2- روبات جابجا کنندة محصول
3-6-2- سيستم جداسازي ضايعات
4-6-2- سيستم کنترل خط توليد اتوماتيک
7-2- مقدمه اي بر برنامه نويسي STEP5
1-7-2- ساختار برنامه نويسي
2-7-2- دستور العمل هاي زبان Step5
8-2- جمع بندي
مسائل
مراجع
فصل سوم: مدلسازي فرآيندهاي صنعتي
1-3- مقدمه
1-1-3- معادلات حالت
2-3- مدلسازي سيستمهاي صنعتي
1-2-3- مدلسازي سيستمهاي الکترو مکانيک
2-2-3- مدلسازي سيستمهاي مکانيکي (روش لاگرانژ)
3-2-3- مدلسازي سيستمهاي هيدروليکي
3-3- خطي سازي رياضي
1-3-3- مثال 1: ارتفاع آب در مخزن روباز
2-3-3- مثال 2: پاندول معکوس
3-3-3- نمايش سيستم به صورت تابع تبديل
4-3- مدلسازي سيستمهاي هيدروليکي
1-4-3- کنترل سطح سيال در مخزن
2-4-3- کنترل سطح مخزن توسط پمپ
3-4-3- کنترل فشار درام (مخزن بسته)
4-4-3- کنترل دبي جريان در خط لوله
5-3- مدلسازي فرآيندهاي حرارتي
1-5-3- هدايت حرارتيConduction
2-5-3- انتقال حرارت جابجائيConvection
3-5-3- انتقال حرارت تشعشع
4-5-3- مکانيزم فرآيندهاي انتقال حرارت
6-3- جمع بندي
مسائل
مراجع
فصل چهارم: روشهاي شناسائي فرآيند
1-4- مقدمه
2-4- مدلهاي ديناميكي
1-2-4- پاسخ گذرا
2-2-4- پاسخ فركانسي
3-4- روشهاي پاسخ پله
1-3-4- مدل دو پارامتري يا دو جزئي
2-3-4- مدلهاي سه جزئي
3-3-4- مدل چهار جزئي
4-3-4- مدل سيستم هاي انتگرال گير
5-3-4- مدل سيستمهاي نوساني
4-4- روشهاي پاسخ فركانسي
1-4-4- روش پاسخ فركانسي زيگلر-نيكولز  Z.N.
2-4-4- روش فيدبك رله
5-4- روشهاي شناسايي پارامتريك
1-5-4- مدلهاي پارامتريك
2-5-4- روش تخمين كمترين مربعات L.S.
3-5-4-  مثال1) نمايش گرافيكي روش L.S.
4-5-4-  مثال2) مدل ديناميكي
6-4- خلاصه و جمع بندي
مسائل
مراجع
فصل پنجم: طراحي، تنظيم و پياده سازي كنترل كننده PID
1-5- تعاريف و مفاهيم
1-1-5- ترم تناسبي كنترل كننده PID
2-1-5- ترم انتگرال گير
3-1-5- ترم مشتق گير
2-5- در چه فرآيندهايي كنترل كننده PID كافي است؟
3-5- پياده سازي كنترل كننده ها
1-3-5- كنترل كننده هاي الكتريكي
2-3-5- كنترل كننده هاي الكترونيكي
3-3-5- كنترل كننده هاي نيوماتيکي
4-3-5- كنترل كننده هاي ميكروپروسسوري
4-5-طراحي كنترل كننده PID
1-4-5- مقدمه
2-4-5- روشهاي تنظيم زيگلر-نيكولز Ziegler-Nichols
3-4-5- روش زيگلر-نيكولز تعميم يافته
4-4-5- كارآيي روش زيگلر-نيکولز
5-4-5- ساير روشهاي طراحي
5-5- جمع شوندگي انتگرال گير Integrator Windup
6-5- کنترل سيستمهاي با تأخير
مسائل
مراجع
واژه نامه
فارسي – انگليسي
انگليسي – فارسي
فهرست راهنما
Menu