پی ال سی (PLC)
در سیستمهای اتوماسیون وظیفه اصلی کنترل بر عهده PLC است که با گرفتن اطلاعات از طریق ترمینالهای ورودی ، وضعیت ماشین را حس کرده و نسبت به آن پاسخ مناسبی برای ماشین فراهم میکند. امکان تعریف مدهای مختلف برای ترمینالهای ورودی/خروجی یک PLC، این امکان را فراهم کرده تا بتوان PLC را مستقیما به المان های دیگر وصل کرد. علاوه بر این PLC شامل یک واحد پردازشگر مرکزی ( CPU) نیز هست، که برنامه کنترلی مورد نظر را اجرا میکند. این کنترلر آنقدر قدرتمند است که میتواند هزارها I/O را در مدهای مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزارها تایمر/ کانتر را کنترل نماید. همین امر باعث شده بتوان هر سیستمی، از سیستم کنترل ماشینهایی با چند I/O که کار سادهای مثل تکرار یک سیکل کاری کوچک انجام میدهند گرفته تا سیستمهای بسیار پیچیده تعیین موقعیت و مکانیابی را کنترل نمود. این سیستم میتواند بدون نیاز به سیمبندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد کنترل و استفاده نماید.
امروزه در بین کشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهکارهایی برای کنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد که مدیران و مسئولان صنایع در این کشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند که سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند. بیشتر این تجهیزات شامل سیستمهای استوار بر کنترلرهای قابل برنامهریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد که لازم باشد میتوان PLC ها را با هم شبکه کرده و با یک کامپیوتر مرکزی مدیریت نمود تا بتوان کار کنترل سیستمهای بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.قابلیت هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودیها (دیجیتال ، آنالوگ ، فرکانس بالا...) ، توانایی انتقال فرمان به سیستمها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیربرقی ، ... ) و همچنین امکانات اتصال به شبکه ، ابعاد بسیار کوچک ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستمها باعث شده که بتوان کنترل سیستمها را در محدوده وسیعی انجام داد.
زمان پاسخگویی Scan Time
این زمان بستگی به سرعت پردازش CPU مدل انتخاب شده PLC و طول برنامه کاربر
دارد. از یک میکروثانیه تا ده میلی ثانیه میباشد. مثلا در مواقعی که I/O
از سیستم اصلی دور باشد، چون مجبور به نقل و انتقال سیگنالها به سیستم
دورتری هستیم در نتیجه زمان اسکن زیاد میشود. همچنین مانیتور کردن برنامه
کنترلی اغلب به زمان اسکن میافزاید چرا که CPU کنترلر مجبور است وضعیت
کنتاکتها، رلهها ، تایمرها و... را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری
بفرستد.
قطعات ورودی
هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در
خواندن سیگنال های ارسالی از انواع ورودیها، دستی، اتوماتیک و حسگرهای
خودکار میباشد. قطعات ورودی نظیر شستیهای استارت/ استوپ ، سوییچها،
میکروسوییچها، سنسورهای فتوالکتریک، proximity ، level sensor ،
ترموکوپل، PT100 و... PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص
قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن،
آگاهی داشتن از مکانیزم حرکت و موقعیت جسم، تست کردن فشار مخازن و بسیاری
موارد دیگر، استفاده میکند.
سیگنالهای ورودی یا دیجیتال هستند و یا آنالوگ، که در هر صورت ورودیهای
PLC را توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد.
قطعات خروجی
همانطوری که میدانید یک سیستم اتوماسیون شده بدون داشتن قابلیت اتصال به
قطعات خروجی از قبیل سیمپیچ، موتور، اینورتر، شیربرقی ، هیتر و ... کامل
نخواهد بود. قطعت خروجی نحوه عملکرد سیستم را نشان میدهند و مستقیما تحت
تاثیر اجرای برنامه کنترلی سیستم هستند در خروجیهای PLC نیز مدهای مختلفی
برای اعمال سیگنال به المان های خروجی وجود دارد.
در یک سیستم اتوماسیون، PLC بعنوان قلب سیستم کنترلی عمل میکند. هنگام اجرای یک برنامه کنترلی که در حافظه آن ذخیره شده است، PLC همواره وضعیت سیستم را بررسی میکند. این کار را با گرفتن فیدبک از قطعات ورودی و سنسورها انجام میدهد. سپس این اطلاعات را به برنامه کنترلی خود منتقل میکند و نسبت به آن در مورد نحوه عملکرد ماشین تصمیمگیری میکند و در نهایت فرمان های لازم را به قطعات و دستگاه های مربوطه ارسال میکند.
ادامه مطلب در:
http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=598
راکتور پلیمریزاسیون (Polymerization reactor)
واکنشهای پلیمریزاسیون با توجه به تنوع تولیدشان از
استفاده کننده های عمده راکتورها به شمار می روند.
البته ساختار کلی
راکتورها تفاوت چندانی با راکتورهای سایر مواد ندارد: اما با توجه به
اهمیت این واکنشها، مطالبی در این مورد بیان می شود.
انواع راکتورهای پلیمریزاسیون
راکتورهای متنوعی برای انجام واکنشهای پلیمریزاسیون بکار میروند. این راکتورها و کاریرد آن در جدول زیر آورده شده است.
تعاریف و بیان تفاوتها
در راکتورهای ناپیوسته (Batch Reactors) تمامی اجزاء مخلوط واکنش به راکتور وارد می شوند و تا پایان واکنش در راکتور باقی می مانند. معمولاً در ابتدای پلیمریزاسیون در راکتورهای ناپیوسته یک گرم کن وجود دارد که طی آن دمای مخلوط به دمای لازم برای شروع واکنش افزایش داده می شود. سپس واکنش پلیمریزاسیون شروع شده و به علت گرمازایی قابل توجه آن دمای مخلوط واکنش می تواند افزایش یابد به همین دلیل در راکتورهای ناپیوسته باید قابلیت گرم و سرد کردن سریع و کافی و همچنین سیستم کنترل درجه حرارت موثر پیش بینی گردد.
فرایندهای ناپیوسته برای پلیمریزاسیون با درجه تبدیل بالا مناسب است. از طرف دیگر این سیستمها برای بروز انفجار حرارتی مستعد هستند. فرایندهای ناپیوسته عمدتاً در زمینه پلیمریزاسیون رادیکالی به کار می روند.
راکتور نیمه ناپیوسته (Semi Continuous Reactors) یا (Semi Batch): در راکتورهای نیمه پیوسته مواد برخی از مواد واکنش کننده ممکن است به تدریج به راکتور اضافه شوند . یا آنکه محصولات جانبی تولید شده در طی واکنش از راکتور خارج گردند. در بسیاری از پلیمریزاسیونهای رادیکالی معمول است که منومر، حلال و یا شروع کننده را به منظور حفظ درجه حرارت و افزایش سرعت تولید به تدریج به راکتور اضافه می کنند . اضافه کردن تدریجی کومنومر در کوپلیمریزاسیون نیز وقتی که اختلاف فعالیت منومرها زیاد است از جمله کاربردهای این فرایند است. در پلیمریزاسیونهای نیمه پیوسته ممکن است که تمامی مواد واکنش کننده در ابتدای واکنش به راکتور اضافه گردند ولی قبل از تشکیل محصولات جانبی ، باید از راکتور خارج شو ند. پلیمریزاسیونهای مرحله ای از این نوع سیستمها هستند. تبخیر محصولات جانبی یک عامل موثر در جذب حرارت واکنش است که در برخی از موارد می تواند به قدری شدید باشند که باعث افت دمای واکنش گردد . در این حالت برای جبران حرارت از دست رفته حتی ممکن است نیاز به حرارت دهی نیز باشد . راکتورهایی که برای فرایند نیمه پیوسته مورد استفاده قرار می گیرند مشابه با راکتورهای ناپیوسته است با این تفاوت که امکان افزایش مداوم مواد اولیه به آن و یا خروج محصولات جانبی از آن پیش بینی شده است.
در راکتورهای پیوسته(Continuous Reactors) مواد واکنش دهنده با شدت جریان ثابت به درون راکتور رانده شده و محصولات نیز به طور مداوم از راکتور خارج می گردند.
پس از راه اندازی یک راکتور پیوسته، راکتور پس از عبور از یک حالت انتقالی به یک شرایط پایدار می رسد. در این شرایط شدت حرارت زائی سیستم نیز به مقدار ثابتی می رسد. فرایندهای مداوم عملیات آسان تر و هزینه کمتری دارد و هنگامی که ظرفیت تولید بالا باشد مورد استفاده قرار می گیرند. در موارد خاص پلیمریزاسیون در راکتورهای ناپیوسته که دارای انعطاف پذیری بیشتری برای تولید پلیمرهایی با درجا ت تبدیل مختلف هستند، انجام می گیرد.
فرایندهای پیوسته در راکتورهای همزن دار (Continuous Stirred Tank Reactors ,CSTR) و راکتورهای لوله ای (Tubular Reactor) قابل انجام است. راکتورهای همزن دار پیوسته مشابه با راکتورهای ناپیوسته هستند با این تفاوت که امکان ورود مداوم مواد اولیه به آنها و خروج محصول نهایی از آنها پیش بینی شده است.در شکل نمونه ای از راکتور همزن دار را مشاهده می کنید.
شکل 18 - شمایی از راکتور لوله ای
ادامه مطلب در:
http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=689
راکتور بستر سیال (Fluidized Bed Reactor)
نوع دیگری از راکتورهای کاتالیزوری، راکتور بستر سیال می باشد . در راکتور بستر سیال همانند راکتور مخلوط شونده، محتویات داخل راکتور اگرچه غیر متجانس می باشند ولی به خوبی با یکدیگر مخلوط شده و باعث توزیع یکنواخت دما در تمام نقاط راکتور می گردند. به دلیل توزیع مناسب حرارت در داخل این راکتورها مشکل نقاط داغ وجود ندارد. به دلیل ظرفیت بالا و کنترل حرارت خوب ، این نوع راکتورها، کاربرد صنعتی
شکل 17- راکتور بستر سیال Fluidized Bed Reactor
زیادی پیدا کرده اند. از امتیازات برجسته این راکتورها سهولت احیا و جایگزین کردن کاتالیزور می باشد(شکل 17).
مزایا و معایب بسترهای سیال برای عملیات صنعتی
مزایا عبارتند از:
-
جریان ملایم و مایع مانند ذرات اجازه می دهد که عملیات به صورت اتوماتیک و به طور ساده کنترل شود.
-
مخلوط شدن سریع جامدات باعث ایجاد شرایط یکنواخت و جلوگیری از ایجاد نقاط داغ و سادگی و اطمینان کنترل می شود.
-
در مقابل تغییرات سریع به آرامی عملکرد نشان می دهد.
-
گردش ذرات جامد بین دو بستر سیال امکان برداشت(یا اضافه ) کردن مقدار زیاد حرارت تولید شده)یا مورد نیاز( راکتورهای بزرگ را فراهم می کند.
-
برای عملیات در مقیاس بزرگ مناسب هستند.
-
در مقایسه با سایر روش های تماس، سرعت انتقال جرم و حرارت بالاست.
-
شدت انتقال حرارت بالا می باشد، در نتیجه سطح انتقال حرارت نسبتاً کمتری نیاز است.
ادامه مطلب در:
http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=688
راکتور بستر ثابت (Fixed Bed Reactor)
راکتورهای بستر ثابت در واقع همان راکتورهای لوله ای پر
شده از دانه های جامد کاتالیزور هستند .
واکنش های غیر متجانس از نوع گازی و کاتالیزوری دراین نوع راکتورها انجام
می گیرد . از معایب این نوع راکتورها مشکل کنترل حرارتی و مشکل جایگزینی
کاتالیزور بعد از غیر فعال شدن آن می باشد.
همچنین بعضی اوقات پدیده کانالیزه شدن مواد گازی در حین عبور از درون راکتور باعث کاهش زمان اقامت لازم برای انجام واکنش می شود که این خود یکی دیگر از محدودیت های این نوع راکتور می باشد. امتیاز این نوع راکتورها، درصد تبدیل بالای آن در واحد وزن کاتالیزور مصرف شده در مقایسه با سایر راکتورهای کاتالیزوری می باشد. از دیگر مزایای این راکتور قیمت پایین تر آن نسبت به راکتور های مشابه مخصوصاً راکتور بستر سیال می باشد.(شکل 15 و 16)
شکل 15 و 16 - راکتور بستر ثابت Fixed Bed Reactor
ادامه مطلب در:
http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=687
راکتور لوله ای (Tubular Plug Reactor)
در صنایع شیمیایی برای فرایندهای با مقیاس بزرگ معمولاً از راکتورهای لوله ای استفا ده می شود . زیرا نگهداری سیستم راکتورهای لوله ای آسان می باشد (چون دارای قسمت های متحرک نیستند) و معمولاً بالاترین درصد تبدیل مواد اولیه در واحد حجم راکتور را در مقایسه با سایر راکتورهای سیستم جاری دارا هستند (شکل 12)
شکل 12 - نماهایی از راکتور
شکل 13 - راکتور لوله ای
از محدودیت های این راکتورها مشکل کنترل حرارتی برای واکنش های گرمازایی است که بسیار سریع عمل می کنند و نهایتاً منجر به نقاط داغ Hot Spot می گردند.شکل 14 یک راکتور لوله ای همراه سیستم سرمایشی می باشدکه به علت سرعت زیاد واکنش،با وجود خنک شدن، در مرکز آن نقاط داغ Hot Spot بوجود آمده است. نقاط داغ Hot Spot باعث می شوند که کیفیت محصول کاهش یابد و دستگاه آسیب ببیند.
شکل 14 - نمایش نقاط داغ در یک راکتور لوله ای
ادامه مطلب در:
http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=686