مقاله بررسی سیستم کنترل در 24 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه:

هر سیستم کنترلی را به سه بخش اصلی می‌توان تقسیم کرد: ورودی بخش پردازشگر و خروجی سیگنالهای ورودی توسط مبدل‌ها که کمیت‌های فیزیکی را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کنند فراهم می‌شوند. یک سیستم کنترل باید بتواند بر طریقه عملکردی یک فرآیند دخالت و تسلط داشته باشد. این کار با استفاده المان‌های خروجی، از قبیل پمپ‌ها، موتورها، پیستون‌ها، رله‌ها و … انجام می‌شود.

یک طرح کنترلی به دو روش قابل اجرا است:

با استفاده از سیستم‌های کنترل غیرقابل تغییر توسط اپراتور و نیز با استفاده از کنترل کننده‌های قابل برنامه‌ریزی.

رله‌ یکی از قطعات مهم در بیشتر سیستم‌های کنترل مدرن است. این قطعه‌ یک سوئیچ الکتریکی با ظرفیت جریانی بالاست. یک سیستم رله‌ای ممکن است شامل چند صدیا حتی چند هزار کنتاکت باشد.


کنترل‌کننده‌های قابل برنامه‌ریزی (PLC)ها:

PLCها به عنوان جانشینی برای سیستم‌های منطقی رله‌ای و تایمری غیرقابل تغییر توسط اپراتور طراحی شدند تا به جای تابلوهای کنترل متداول قدیمی استفاده شوند. این کار به وسیله برنامه‌رزی آن‌ها و اجرای دستورالعمل‌های منطقی ساده که اغلب به شکل دیاگرام نردبانی است، صورت می‌گیرد. PLCها دارای یک سری توابع درونی از قبیل: تایمرها و شمارنده‌ها و شیفت رجیسترها می‌باشند که امکان کنترل مناسب را‏، حتی با استفاده از کوچک‌ترین PLC نیز، فراهم می‌آورند.

یک PLC با خواندن سیگنال‌های ورودی، کار خود را شروع کرده و سپس دستورالعمل‌های منطقی (که قبلاَ برنامه‌ریزی شده و در حافظه جای گرفته است) را بر روی این سیگنال‌های ورودی اعمال می‌کند و در پایان، سیگنال‌های خروجی مطلوب را برای راه‌اندازی تجهیزات و ماشین‌آلات تولید می‌نماید. تجهیزات استانداردی درون PLCها تعبیه شده‌اند که به آن‌ها اجازه می‌دهد مستقیماَ و بدون نیاز به واسطه‌های مداری یا رله‌ها، به المان خروجی یا محرک (actuator) و مبدل‌های ورودی (مانند پمپ‌ها و سوپاپ‌ها) متصل شوند.

با استفاده از PLCها، اصلاح و تغییر یک سیستم کنترل بدون نیاز به تغییر محل اتصالات سیم‌ها ممکن شده است.

برخی ویژگی‌های خاص، آن‌ها را ابزاری مناسب جهت انجام عملیات کنترل صنعتی نموده است. برخی از این ویژگی‌ها عبارتند از:

l تجهیزات حفاظت کننده‌ها PLCها از نویز و شرایط نامساعد محیطی

l ساختار PLCها، که به سادگی امکان تعویض یا افزودن واحد یا واحدهایی را به PLC می‌دهد. (مثلاَ واحد ورودی/ خروجی)

l اتصالات استاندارد ورودی/ خروجی و نیز سطوح سیگنال استاندارد

l زبان برنامه‌نویسی قابل درک و آسان (مانند دیاگرام نردبانی یا نمودار وظایف)

محدوده PLCهای در دسترس، از PLCهای جامع و کامل کوچک با 20 ورودی/ خروجی و 500 مرحله یا گام برنامه‌نویسی تا سیستم‌های مدولار با مدول‌های قابل افزایش را دربرگرفته است مدول‌ها برای انجام وظایفی نظیر:

l ورودی/ خروجی آنالوگ

l کنترل PID (تناسبی، انتگرال‌گیر و مشتق‌گیر)

l ارتباطات

l نمایش گرافیکی

l ورودی/ خروجی اضافی

l حافظه‌های اضافی و … استفاده می‌شوند.

PLCها، کامپیوترهایی ساخته شده به منظور خاص هستند که شامل سه قسمت اجرایی اصلی می‌باشند: پردازش، ورودی/ خروجی و حافظه. سیگنال‌ها از طریق ورودی به PLC فرستاده شده و آن‌گاه در حافظه، ذخیره می‌شوند. سپس سیگنال‌های خروجی به منظور راه‌اندازی تجهیزات مورد نظر، تولید می‌شوند.

در PLCهای کوچک‌تر، این عملیات توسط کارت‌های ویژه‌ای انجام می‌گیرند که به صورت واحدهای بسیار فشرده‌ای ساخته شده‌اند، در حالی که ساختار PLCهای بزرگتر به صورت مدولار با مدول‌هایی که بر روی شیارهای تعبیه شده بر روی دستنده نصب می‌شود، بنا گردیده است. این امر امکان توسعه سیستم را- در صورت ضرورت- به سادگی فراهم می‌آورد. در هر دوی این موارد بوردهای مداری ویژه‌ای، به سادگی تعویض یا برداشته می‌شود و امکانات تعمیر سیستم نیز به سادگی فراهم می‌آید.

CPU بر تمام عملیاتی که در PLC رخ می‌دهد‏، کنترل و نظارت دارد و دستورالعمل‌های برنامه‌ریزی شده و ذخیره شده را اجرا می‌کند.

تمام PLCهای مدرن برای ذخیره برنامه از حافظه‌های نیمه هادی مانند EPROM, RAM یا EEPROM استفاده می‌کنند.

عملاَ از RAM برای تکمیل برنامه مقدماتی و تست آن استفاده می‌شود، زیرا که امکان تغییر و اصلاح راحت برنامه را فراهم می‌آورد.

پس از این که یک برنامه تکمیل شد و مورد آزمایش قرار گرفت می‌توان آن را در PROM یا EPROM، که اغلب ارزانتر از قطعات RAM می‌باشند، بار (Load) کرد. برنامه‌ریزی PROM معمولاَ توسط یک برنامه‌ریز مخصوص صورت می‌گیرد.

PLC‌های کوچک معمولاَ تا حدی به دلیل ابعاد فیزیکی دستگاه دارای حجم حافظه محدود و ثابتی می‌باشند. حجم این حافظه‌ها بسته به تولیدکننده آن‌ها بین 300 تا 1000 دستورالعمل متفاوت است. این حجم حافظه ممکن است کمتر از آنی به نظر آید که مناسب جهت امور کنترلی باشد‏، اما تقریباَ حدود 90 درصد عملیات مورد نیاز کنترل‌های دودویی با کمتر از 1000 دستورالعمل قابل اجرا می‌باشند. بنابراین فضای حافظه لازم برای بیشتر کاربردها فراهم خواهد آمد.

PLCهای بزرگتر از مدول‌های حافظه‌ای استفاده می‌کنند که بین K1 تا K64 فضای حافظه را فراهم می‌آورند. این مدول‌ها امکان گسترش سیستم را با افزودن کارت‌های حافظه RAM یا PROM به PLC فرام می‌آورند.

معیار اولیه مشخص کننده اندازه PLCها، در قالب حجم حافظه برنامه و حداکثر تعداد ورودی و خروجی‌هایی که سیستم قادر به پشتیبانی از آن‌هاست. اما به منظور ارزیابی و محک مناب هر PLC، باید خصوصیات دیگری از آن، از قبیل نوع پردازشگر، زمان اجرای یک سیکل برنامه، تسهیلات زبان برنامه‌نویسی، توابع (از قبیل شمارنده، تایمر و …) قابلیت توسعه و … را نیز در نظر بگیریم.

معمولاَ، PLCهای کوچک و «مینی PLCها» به صورت واحدهای قدرتمند، کارآ و فشرده‌ای طراحی می‌شوند که قابل جاسازی بر روی، یا کنار تجهیزات تحت کنترل باشند. آن‌ها عمدتاَ به عنوان جایگزین سیستم‌های رله‌ای غیرقابل تغییر توسط اپراتور، تایمر، شمارنده و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند تا بخش‌های مجزا و منفرد کارخانجات یا ماشین‌آلات را کنترل کنند، اما می‌توان آن‌ها برای هماهنگ کردن عملکرد چند ماشین در تلفیق با یکدیگر سود جست.

- ماژول تغذیه:

دارای دو سایز 72*90*55 میلیمتر و 126*90*55 میلیمتر می‌باشد. با ورودی 85-246 ولت برای کارهای متفاوت در توانهای پائین مناسب است و دارای خروجی با رنجهای زیر می‌باشد:

لازم به ذکر است که این ماژولها علاوه بر Expand شدن به لوگو در موارد دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کارتهای حافظه:

آبی: قابل خواندن و نوشتن- عدم حفظ برنامه در هنگام قطع برق

زرد: قابل خواندن و نوشتن- حفظ برنامه در هنگام قطع برق

قرمز: فقط خواندنی- حفظ برنامه در هنگام قطع برق

کابل pc: به منظور اتصال ساده و مستقیم LOGO و pc جهت انتقال برنامه از LOGO به pc یا برعکس مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیم‌بندی:

در هنگام سیم بندی LOGO میبایست استاندارد زیر و موارد زیر رعایت شوند:

میبایست قطر سیم مصرفی 1.5 یا 2.5 باشد.

کوتاهترین فاصله برای سیم‌بندی در نظر گرفته شود.

مدارات AC, high voltage با سیکلهای کلیدزنی سریع و سیم‌هیا سیگنال low voltage از هم ایزوله شوند.

در صورت استفاده از برق سه فاز هر گروه از ورودیها به یک فاز خاص متصل شوند. برای یک گروه نمی‌توان از دو فاز اسفتاده کرد.

در LOGO نیاز به سیم ارت نیست. (بجز دو مورد زیر)

کارتهای آنالوگ باید زمین شوند.

در مدلهای 12/24 به دلیل نداشتن ایزولاسیون نیاز به زمین است.

برای ورودیهای آنالوگ از کابلهای بهم تابیده شده و حتی‌المقدور کوتاه استفاده نمائید.

از اتصال فازهای مختلف به ورودیهای LOGO پرهیز شود.

در LOGO با ورودی آنالوگ ورودیهای 7 و 8 نباید برای دیجیتال بکار برده شود.

15 و 16 برای ورودیهای سریع بکار می‌رود.

ماژولهای افزایشی ورودی سریع ندارند.

برای اتصال منبع تغذیه باید به مدارک موجود در قطعه برای سیم‌بندی توجه شود و از اتصال مازی منبع تغذیه و خروجی D.C بعلت وجود جریان معکوس پرهیز شود.

مدل 230 تغذیه مناسب برای ولتاژهای نامی 115V AC/DC؛ V 240 AC/DC می‌باشد، و مدلهای 12 و 24 ولت آن مناسب با ولتاژ 12 ولت DC و 24 ولت DC/ AC می‌باشد. در تغذیه DC استفاده از فیوز برای حفاظت لازم می‌باشد.

برنامه‌نویسی:

ماژول LOGO براساس قوانین مدارات منطقی کار می‌کند و شرایط برنامه‌پذیری آن به ورودیهای یک برنامه بستگی دارد و برنامه‌ریزی از دو طریق امکان‌پذیر است:

الف- با استفاده از نرم‌افزار خود LSC (LOGO SOFT COMFORT روی PC و انتقال آن از طریق کابل رابط به LOGO که در V3.1 این نرم‌افزار دو زبان برنامه‌نویسی FBD و LDD در دسترسی می‌باشد. با اجرای برنامه SETUP برنامه LSC از روی CD برنامه اجرا شده و به سادگی نصب می‌گردد (روی PC).

ب- بصورت محلی و با استفاده از کلیدهای روی دستگاه (در مدلهائی که DESPLAY هستند).

در هر دو نوع برنامه‌نویسی Connectorها و Blockها وجود دارند.

(Connectors) شامل همه اتصالات و حالتها در LOGO می‌باشند مانند ورودیها خروجیها MEMORY MARKERها و سطوح ثابت ولتاژ.

Blocks: توابعی هستند که اطلاعات ورودی را به خروجی تبدیل می‌کنند و شامل توابع منطقی (basic Function) و توابع ویژه (Special funcion) می‌باشند. BF شامل AND, OR, NAND و … می‌باشند و SFها شامل COUNTER TIMERو … می‌باشند.

ورودیها:

ورودیهای دیجیتال: تنها دارای سطح صفر و یک می‌باشند.

وردیهای آنالوگ: LOGOهای RCO, 12/34 RC, 2424/12 دارای ورودی آنالوگ می‌باشند.

ورودیهای AS-I ورودیهای IA1 تا IA2 برای ارتباط از طریق باس AS-I در LOGOهائی که اتصال AS-I را دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خروجیها:

خروجیهای LOGO از نوع دیجیتال می‌باشند و QA1 تا QA4 برای ارتباط از طریق باس AS-I با مدلهائی از LOGO که اتصال AS-I دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

MEMORY BIT (MARKER)ها:

با حرف M مشخص می‌شوند. خروجیهای مجازی می‌باشند که همان مقدار ورودی را در خروجی خود دارند. در LOGO هشت عدد MARKER وجود دارد.

STARTUP FLAG:

در اولین سیکل از برنام مصرف کننده تنظیم می‌شود و متوالیاَ بعنوان STARTUP FLAG در برنامه مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین M8 می‌تواند مانند دیگر MARDERها در برنامه مورد استفاده قرار گیرد.

FIXED LEVE:

با HI=1, LO=0 مشخص می‌شوند.

OPEN CONINECTOR (X):

در مواردی که نیاز به سیم‌بندی نمی‌باشد از این پایه استفادهه می‌شود.

از مزایای این برنامه این است که می‌توان انواع مدارات را طراحی و در کامپیوتر شخصی تست کرد حتی بدون داشتن LOGO.

برای برنامه‌نویسی می‌توان از دو زبان برنامه‌نویسی که در این نرم‌افزار پس از طراحی به یکدیگر تبدیل می‌شوند استفاده نمود.

BFها توابع خواصی می‌باشند که با منطقی خاص ورودی/ خروجی را بهم ارتباط می‌دهند. پایه‌های بکار رفته در این توابع شامل ورودی 1 خروجی Q یا X می‌باشند. در جایی که نیاز به سیم‌بندی پایه نباشد از X استفاده می‌شود این توابع شامل:

AND:

از لحاظ مداری ارتباط سریال تعدادی کنتاکت Normally open می‌باشند و خروجی در صورتی یک می‌شود که کلیه ورودیها یک باشند.

AND WI TH RLO:

شکل سمت چپ در این تابع خروجی در صورتی یک می‌شود که همه ورودیها باشند و حداقل یک ورودی در سیکل قبلی حالت صفر داشته باشد.

NAND:

شامل اتصال موازی تعداد کنتاکت Normaly clos می‌باشد و خروجی زمانی یک می‌شود که همه ورودیها یک باشند.

AND WI TH RLO:

خروجی ANND زمانی یک می‌شود که حداقل یک وروی حالت صفر داشته باشد و همه ورودیها در سیکل قبل یک باشند.

OR:

شامل اتصال موازی تعداد کنتاکت Normaly open می‌باشد و خروجی زمانی یک می‌شود که حداقل یکی از ورودیها یک باشند.

مقاله بررسی سیستم ماجان در 47 صفحه ورد قابل ویرایش

قسمت اول: مقدمه

1-1) سر شناسنامه سیستم:

بشر از ابتدا الهام گرفتن از طبیعت را در کارهای مختلف خود مد نظر داشته و دارد . که نمونه های بارز و وافری از آن را می توان حتی در انسانهای اولیه دید.

در سیستم مورد بررسی که تحت پروژه به آن خواهیم پرداخت نیز الهامات بسیاری از طبیعت درطراحی، ساخت و شکل گیری کالاها و تولیدات سیستم وجود دارد، بعنوان مثال می توان طراح های تخت جمشید که از بارزترین کارهای این سیستم تولید و صنعتی است را مثال زد.

لازم به ذکر است که سیستم مورد نظر مطالعه افتخار این را داشته که توانسته طرح های اصیل ایرانی و فرهنگهای سرزمین عزیزمان را درقالب کارها و محصولات خود و نه تنها درمعرض دید هموطنانمان قرار دهد بلکه به کشورهای مختلف بشناساند.

برای کسب اطلاعات بیشتر می توان به سایت اینترنتی این سیستم مراجعه کرد. که شرح کلی از عملکرد از ابتدا تا به حال سیستم و پیشرفت ها و فعالیت های آن مطرح شده. درپایان تعدادی از طرح ها و کارهای این سیستم نیز مورد نمایش قرار خواهد گرفت.

سایت سیستم ماجان: www.majanart.com

آدرس نمایشگاه: بزرگراه اشرفی اصفهانی ، نرسیده به پل همت مرکز خرید تیراژه، طبقه همکف، واحدهای 60 و 62.

تلفن: 66694485-6-021 و 44492325-021

همراه: 09123138610(مهندس باقری)

2-1)نگاهی گذرا به چگونگی عملکرد سیستم ماجان:

این سیستم همانند بیشتر سیستم های تولیدی- صنعتی دارای سلسله مراتبی از فعالیت ها می باشد که بعداً در قسمت های بعدی نمودار خواهد شد.

دررأس سیستم ماجان مدیر ارشد قرارداد، کلاً ساختار مدیریتی این سیستم به چهاردسته (مالی، اداری، تولید، عرضه محصول و تبلیغات) تقسیم می شود.

مدیریت مالی- اداری شامل حسابداری و امور اداری می شود.

مدیریت تولید، کنترل کننده قسمتهای تهیه مولد اولیه، روابط عمومی، خط تولید، طراحی و تعمیر می باشد. مدیریت عرضه محصول به دو صورت خارجی و داخلی است که خارجی با شرکت در نمایشگاههای بین المللی و داخل به شکل عرضه درنمایندگی ها وازطریق عرضه در دفتر شرکت و فروشگاه مرکزی است.

مدیریت تبلیغات هم به 3 دسته شرکت در نمایشگاههای بین المللی (خارجی) شرکت در سمینارها و ایجاد زمینه های معرفی مناسب کالا تقسیم می شود.

عملیات خط تولید این سیستم با عملکرد های برشکاری – جوشکاری، رن گ کاری –رویه کوبی – نجاری –سنبلاست-کنترل کیفیت QC-مونتاژ و بسته بندی می شود البته قسمت جوشکاری خود دارای زیر مجموعه ای جوشکاری اولیه و نهایی است که جوشکاری اولیه بصورت اسکلت و کلاف زنی می باشد.

درقسمتهای بعد خواهیم دید که چگونه این سیستم فعالیت می کند، امید آن که شروح مذکور در این پروژه بتواند در شناسایی سیستم مؤثر افتد.

2-5-1) شناسایی actorها:

actorهای (کشگرها) سیستم در اولین مرحله شناسایی شدند که به شرح زیر هستند: مدیر ارشد- مشتری- حسابدار-مسئول سفارشات-مدیر عرضه- مسئول عرضه (مسئول عرضه داخلی- مسئول عرضه خارجی) – مسئول تولید- مدیراداری مالی- انجام دهنده امور اداری – مدیرتولید – مسئول خط تولید- نمایندگی ها- دفاتر مرکزی – مدیر تبلیغات –(مسئول تبلیغات خارجی مسئول تبلیغات دالخلی) یا همان مسئول تبلیغات.

2-5-2) شناسایی use case ها:

به شرح زیر می باشد:

تأیید محصول- عرضه محصول- تولید محصول- تعمیر ماشین آلات- تهیه مواد اولیه – طراحی و آزمایش- خط تولید – تأیید مشتری-تهیه صورتحساب- سفارش محصول- پرداخت- چک- نقدی- اقساط- قرارداد-(انجام امور اداری- وجوه پرداختی مشتری- هزینه محصول- هزینه مواد- حسابرسی-نظارت برامور- ارائه محصول-برشکاری- جوشکاری- رنگکاری- رویه کوبی- نجاری-بسته بندی- کنترل کیفیت-سنبلاست-مونتاژه –ارائه نمایندگیها- نمایشگاههای بین المللی-تبلیغات- تبلیغات داخلی-تبلیغات خارجی-تأیید انتقال-کاتالوگ.

2-5-3) کشیدن use case diagram ها:

قسمت سوم «گزارش تحلیل و تجزیه سیستم»

در تحلیل یک سیستم مؤلفه هایی احتیاج داریم که آنها را رفته رفته بصورت سلسله وار معین خواهیم نمود. هدف از این قسمت تجزیه و تحلیل سیستم برای بدست آوردن مقدمات فاز طراحی می باشد تادر فاز طراحی با اندکی تأمل و تغییر برروی فاز تحلیل بتوانیم به خواسته های موردنیاز دست پیدا کنیم.

درزیر مراحل کار را خواهید دید:

3-1) پالایش use case diagram های فاز شناخت و بدست آوردن use case diagram مناسب برای تحلیل :

برای این منظور ما شکل 2-16 را با کمی تغییر بصورت پالایش شده درآورده و دراین بخش آورده و دراین بخش به بررسی آن می پردازیم:

3-2) تهیه class diagram:

نحوه ایجاد کلاس دیاگرام برای سیستم ماجان را به صورت مرحله به مرحله بررسی می‌کنیم.

3-2-1) تشخیص کلاسها:

این کار را می توان با توجه به خلاصه ای که در زیر مطرح شده بدست آورد:

مشتری سفارش تولید کالا می دهد، پس از آن برای کالای خود طرح ارائه می کند، مسئول سفارشات مشتری را به تأیید مدیر می رساند. درصورت تأیید مدیریت سفارش مشتری پذیرفته می شود و قرارداد بسته می شود، سفارش به تولید محصول ارائه می‌شود. تولید محصول با انجام عملیات تولید که شامل برشکاری، جوشکاری، رنگکاری، رویه کوبی، نجاری، کنترل کیفی، بسته بندی و مونتاژ می‌شود، پس از تولید محصول، آنرا به انبار انتقال میدهند و ازآنجا به مشتری تحویل می دهند یا اینکه اگر سفارش مشتری نباشد آن را به نمایندگی ها یا دفتر مرکزی و نمایشگاهها منتقل می کنند. می توان کلاسهایی را که بدست می آید با استفاده از شرحی که درجدول شرح use case ها مطرح شده یافت.

3-2-4) تعیین خصوصیت کلاسها و عملیات کلاسها:

برای تعیین خصوصیات کلاسها، این کار درشکل 3-2 و 3-3 با نمایش دسته بندی کلاسها به صورت خصوصیت و رفتار، هم خصوصیت کلاسها و هم رفتار و عملکرد و کلاسها مشخص شده است. البته لازم به ذکر است که کلاس های کامل این سیستم به علت کثرت همگی بیان نشده اند، بلکه فقط مهمترین کلاس ها با توجه به use case diagram های طراحی شده و پالایش شده دربخش تحلیل استفاده ونمایش داده شده‌اند.

چگونگی عملیات کلاسها و تعامل کلاسها با هم را نیز می توان در شکل class diagram 3-24 مشاهده کرد. دراین شکل هدف نمایش نحوه ارتباط و تعامل کلاسها با یکدیگر است.

3-3) نمودا activity diagram:

برای رسم نمودار فعالیت این سیستم با استفاده از مطالب قبل به انجام این امر و طراحی این نمودار پرداختیم که درشکل صفحه بعد مشخص شده است.

البته می توان یک دیاگرام فعالیت کامل را هم ترسیم کردولی با دیاگرام شکل 3-25 می توان به نحوه کاری سفارش کالا درسیستم ماجان دست یافت.

قسمت چهارم «گزارش طراحی سیستم»

برای طراحی سیستم با توجه به آنچه درفاز تحلیل بدست آمد بعنوان مقدمه به طراحی می پردازیم. با اتمام مرحله طراحی سیستم به حالتی در می آید که مرحله پیاده سازی آن با توجه به طراحی بسیار ساده می باشد. برای بهبود هر مرحله، ما فاز یا مرحله قبل را پالایش می کنیم و تغییرات موجود در هر مرحله را به مرحله بعد قبل ارجاع می دهیم تا پروژه ما بدون نقص باشد و خواسته ها و نیازهای مشتری را برآورده کند.

فاز طراحی شامل چند مرحله می باشد که در زیر به بررسی و بازکردن آن می‌پردازیم:

4-1) پالایش مدل use case فاز تحلیل:

case diagram use که درفاز تحلیل مطرح شد، یک مدل کامل بود و پالایش آن به همان صورت می باشد پس برای این مرحله ما use case diagram قبلی را مناسب پیشنهاد می کنیم. این use case diagram نشان دهنده مراحل ارتباطی actor ها و use case ها به طور کامل می باشد.

ما برای طراحی و انجام مراحل بعد دربخشهای بعد از همان شکل 3-1 استفاده می‌کنیم.

4-2) use Realization :

این بخش شامل 3 مرحله می شود به شرح زیر:

4-2-1)actviety diagram :

نمودار دیاگرام activity که درقسمت قبل، به شکل 3-25 مطرح شد، نمودار مناسب می باشد. پس درموارد لازم از همان شکل بهره می بریم.

4-2-2) sequence دیاگرام :

نمودار دیاگرام توالی که در شکل 3-26 از قسمت قبل مطرح شد نیز یک یک نمودار کامل برای نمایش توالی فعالیت های سیستم می باشد، پس درمورد نیاز از همان شکل استفاده می کنیم.

4-2-3) collaboration diagram:

این دیاگرام نحوه همکاری بین اشیا جهت انجام یک سناریو یا فعالیت را نشان میدهد. دراین قسمت همه اشیا object سیستم و ارتباطاتشان درقالب یک دیاگرام ارتباطی نمایان می شود.

4-3) تعیین معماری سیستم

برای تعیین این مرحله می توان از دیاگرام های DFD، و یا context های مربوطه استفاده کرد که نمونه ای از آن درشکل 1-2 آمده و یا دیاگرام های شکل چارچوبی نمایندگی ها درشکل 2-1 نیز موجود است.

اما برای معماری ما یک DFD ساده طراحی کرده ایم و سپس FHD آنرا بدست آورده‌ایم که از مدل جریان های تراکنشی و تبدیلی درآن بهره برده می شود.

ما بنا را براین می گذاریم که مشتری برای درخواست با یک مسئول ثبت درخواست یا یک صفحه کنترل درخواست مشتری روبرو است و از آن جا اطلاعات به سیستم منتقل شده و درپایان نتیجه های موردنظر در صفحه نمایشی یا بوسیله یک مسئول اعلام نتایج به مشتری اعلام شود دراین حالت DFD آن بصورت شکل زیر می باشد. و سپس به FDH تبدیل می شود تا مراحل معماری سیستم طراحی شود. البته اینکه سیستم دو فیلتر یا پوشش را در سرراه مشتری قرار می دهد کاربسیار مهم و مفیدی در امنیت سیستم ایجاد می کند و غیر از این نفوذ هر فرد عادی یا غیر مجازی بطور عملی یا غیرمجازی بطور عملی و به راحتی جلوگیری می شود.

در DFD مذکور اطلاعات پس از درخواست مسئول سفارشات به قسمتهای مختلف از جمله مدیریت برای تأیید، قرار داد برای بستن قرارداد، حسابداری برای تعیین هزینه ها و قیمتها و خط تولید برای تولید کالای سفارشی مشتری می رود.

درپایان هریک از این بخش ها یا نتیجه حاصله دریک نمایش پیام وضعیت، پدیدار می شود و به مشتری نمایانده می شود.

مقاله برنامه‌ریزی پویا برای زمان‌بندی سیستم اتوبوس‌رانی در 14 صفحه ورد قابل ویرایش

چکیده:

در این مقاله سعی شده جدیدترین کاربرد سیستم های حمل و نقل عمومی پیشرفته برای برنامه ریزی پویا سیستم اتوبوسرانی به منظور زمانبندی حرکت اتوبوسها، تشریح گردد. مبنای محاسباتی این روش بر اساس الگوریتم کالمن استوار است واز داده های سیستم مکانیابی خودکار وسیله نقلیه و شمارش خودکار مسافر در محاسبات خود استفاده می نمایند. وجه تمایز این روش با روشهای مشابه قبلی در این است که زمان ماندن اتوبوس در ایستگاه و زمان حرکت آن در خطوط را بطور جداگانه محاسبه می نماید لذا می تواند اثر زود و یا دیر رسیدن اتوبوس، بر زمان ماندن آن در ایستگاه و یا برعکس را مشخص نمایند. در خاتمه روش مورد نظر با روشهای شبکه عصبی، رگرسیون خطی و روش تاریخچه داده های قبلی مقایسه شده است.

کلید واژه: برنامه ریزی و زمانبندی اتوبوسرانی، برنامه پویا، حمل و نقل عمومی پیشرفته شمارش خودکار وسلیه نقلیه، مکانیابی خودکار وسیله نقلیه.


1- مقدمه

در شهرهائی که از سیتم های حمل و نقل عمومی پیشرفته بهره نمی برند، برنامه ریزی و زمانبندی سیستم اتوبوسرانی، از پیش تعیین شده و به صورت ثابت اعمال می گردد. مبنای محاسباتی روشهای زمانبندی مذکور اغلب مبتنی بر استراتژی بهینه می باشد که بر اساس ویژگی های خاص و عوامل موثر پروژه مورد نظر نظیر: سرعت جریان ترافیک، طول چرخه سرویس اتوبوسرانی، زمان انتظار، زمان سفر با وسیله نقلیه، تراکم ترافیک و ... استوار است.

در اینگونه روشهای زمانبندی؛ که در این مقاله به عنوان روشهای قدیمی معرفی می‌شوند؛ چنانچه بواسطه برخی از حوادث پیش بینی نشده نظیر: تصادفات، خرابی وسایل نقلیه در مسیر و غیره تغییری در سرعت جریان ترافیک، چگالی آن و... رخ دهد، رفتار سیستم قابل پیش بینی نبوده و منجر به بروز تأخیر می گردد. ولیکن در روشهای جدید ویا همان روشهای پویای زمانبندی حرکت اتوبوسها، تغییرات ایجاد شده در جریان ترافیک در برنامه ریزی بهنگام می گردد.

برای نشان دادن اهمیت مطالعه برنامه ریزی و زمانبندی حرکت اتوبوسها، از آمار و ارقام سال 1383 در شهر تهران استفاده می گردد. به طور موتوسط در هر روز هفته 2477270 مسافر توسط سیستم حمل و نقل اتوبوسرانی در شهر تهران جابجا می‌شود. حال چنانچه با زمانبندی و مدیریت صحیح حرکت اتوبوسها، تأخیر هر مسافر را فقط به میزان 2 دقیقه بتوان کاهش داد. در یک روز به طور متوسط از 82575 ساعت، اتلاف وقت مسافران جلوگیری می شود و با فرض هر روز کاری 8 ساعت می توان روزانه 3/28 نفر – سال در وقت شهروندان تهرانی صرفه جویی کرد.

تاکنون روشهای مختلفی برای پیش بینی زمانبندی سیستم اتوبوسرانی توسعه یافته است. که در این مقاله جدید ترین مدل پیش بینی زمان اعزام و رسیدن اتوبوسها در سیستم حمل و نقل عمومی اتوبوسرانی؛ با استفاده از اطلاعات سیستم های حمل و نقل عمومی پیشرفته؛ بیان می شود.

2- مروری بر سیستم های پیشرفته حمل ونقل عمومی

سیستم های پیشرفتة حمل و نقل عمومی جزئی از سیستم های هوشمند حمل و نقل می باشند که در حمل و نقل عمومی و به منظور بهبود عملکردها شامل: افزایش ایمنی، افزایش صرفه اقتصادی، بهبود کیفیت خدمات و ... ، استفاده شوند. از کاربرد های سیستم های پیشرفتة حمل و نقل عمومی؛ ایجاد پتانسیل خدمات بیشتر برای کاربران در کنترل فعالیت های ناوگان اتوبوس و بهبود سرعت، ایمنی و راحتی سفر می باشد. ارتقاء تکنولوژی حمل و نقل عمومی نظیر سیستم های خودکار مکانیابی وسیله نقلیه (AVL) ، سیستم های خودکار شمارنده مسافرین (APC) اثرات زیادی بر عملکرد سیستم اتوبوسرانی دارد. سیستم های پیشرفته حمل و نقل عمومی دارای قدمت کمی می باشند. نمونه های اولیه این سیستم در عمل به دهه 60 اوایل دهه 70 بر می گردد. اغلب این تکنولوژی ها بر اساس نشانگرهای ثابتی بودند، که می بایست در مسیر اتوبوس نصب می شدند. این نشانگرها مجهز به مبدل الترونیکی هستند و زمانی که اتوبوس ها از کنار آنها عبور می‌کنند، سیستم گیرنده تعیین وقت داخل وسیله، کد شناسائی را دریافت کرده، زمان و تاریخ عبور اتوبوس از کنار نشانگر مورد نظر را ثبت می نمایند. اجرا و نگهداری سیستم های پیشرفتة حمل و نقل عمومی اولیه نظیر نشانگر های ثابت، دارای هزینه های زیادی بودند. که از آن به بعد، تکنولوژی های جدیدی مثل سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS) ارائه گردید که باعث کاهش هزینه ها شد. اداره حمل و نقل فدرال سیستم های پیشرفته حمل و نقل عمومی را به صورت زیر تقسیم بندی کرده است.



Shalaby & Farhabn . A از دانشگاه تورنتو در سال 2004 روشی را ابداء کردند که چنین پیامدهائی را پاسخگو باشد. دراین روش زمان حرکت اتوبوس در طول خط و زمان توقف در ایستگاه بطور جداگانه در یک چارچوب مدلسازی سازگار، مدل شده اند. در اینجا فرض شده است اطلاعات زمانهای حقیقی برای موقعیت اتوبوس در هر مکان و لحظه، تعداد مسافران که سوار و پیاده می شوند و زمانهای حقیقی اعزام و رسیدن اتوبوس از سیستم APC , AVL قابل دریافت باشند. سیستم مدلسازی فوق شامل دو الگوریتم جداگانه برای پیش بینی زمان حرکت در خطوط و زمان توقف در ایستگاه می باشد که هر دو از الگوریتم کالمن استفاده کرده اند. برای پیش بینی زمان حرکت اتوبوس در طول یک خط مشخص در لحظه k+1 الگوریتم اول؛ یا همان از اطلاعات سه روز گذشته زمان حرکت در خط مورد نظر استفاده شده است. به همین ترتیب زمان حرکت اتوبوس در خطوط برای اتوبوس قبلی در روز جاری در لحظه k محاسبه می شود. در این مطالعه از اطلاعات سه روز گذشته؛ بعلت محدودیت در آمار؛ استفاده شده است، بدیهی است که در کاربردهای عملی این الگوریتم می توان از اطلاعات روزهای بیشتری استفاده کرد.

الگوریتم دوم؛ یا همان مدل پیش بینی نرخ ورود مسافران؛ بطور مشابه از اطلاعات روزهای قبل استفاده می نماید. برای پیش بینی زمان توقف در یک ایستگاه بخصوص، نرخ ورود پیش بینی شده در فاصله عبور زمان پیش بینی شده ضرب می شود. در واقع با تفاضل زمان رسیدن اتوبوس قبلی به ایستگاه از زمان پیش بینی رسیدن اتوبوس بعدی به همان ایستگاه، این فاصله عبور زمانی محاسبه می شود. در ضمن در این مطالعه فرض شده که زمان صرف شده برای سوار شدن هر مسافر به اتوبوس 5/2 ثانیه می باشد.

در نظر گیری الگوریتم جداگانه برای پیش بینی زمان حرکت در خطوط اتوبوسرانی و زمان ماندن (توقف) در ایستگاه توانائی مدل را در تعیین اثر زود و یا دیر رسیدن اتوبوس به ایستگاه، بر پیش بینی زمان توقف در ایستگاه و اعزام از ایستگاه را افزایش می‌دهد و این بدیهی است، چون پیش بینی زمان ماندن اتوبوس در ایستگاه، تحت تأثیر زمان عملی رسیدن اتوبوس به ایستگاه، تحت تأثیر زمان عملی رسیدن اتوبوس به ایستگاه، می باشد. شکل 2 یک مسیر اتوبوس با چند ایستگاه را نمایش میدهد.