تحقیق درباره آشنايي با زبان S7

مدل‌هاي مختلف PCL هاي سري S7 داراي شباهت‌ها و تفاوتهائي هستند، مثلا تعداد يكتائي هاي BIT ورودي يا خروجي، تعداد يكتائي هاي مخصوص حافظه (special memory bits) يعني همان يكتايي هاي پرچم، شماره و نوع وقايع قطع (interrupt events) و ... از يك مدل به مدل ديگر تفاوت هائي دارد. همچنين بعضي دستورها ممكناست براي مدلي معتبر و براي مدلي ديگر نامعتبر باشد. با اين وجود كار كردن با يك مدل خاص توانائي هاي لازم براي كار كردن با مدل هاي ديگر را فراهم مي‌آورد. در اينجا PLC هاي مدل S702xx ساخت زيمنس بعنوان نمونه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. اين PLC ساده ترين مدل از اين سري مي‌باشد و آشنائي با آن زمينه خوبي را براي كار كردن با انواع پيشرفته تر ايجاد مي‌كند.

اجزاء يك دستور

برنامه نويسي به زبان S7 بسيار شبيه به برنامه نويسي براي هر سيستم ريزپردازنده ديگري است .

در اين شكل دستور A11.3 شامل عمل (operation) و منطقي (AND) است كه با حورف A نشان داده مي‌شود. اين عمل بر روي عملوند (Operand) يعني 11.3 انجام مي‌گردد. جنس عملوند ورودي (input) است كه با حرف I نشان داده مي‌شود. نشاني اين ورودي 1.3 مي‌باشد.

منظور از نشاني 1.3 بيت 3( يكتايي 3) از بايت 1(هشتائي 1) از مجموعه ورودي ها به PLC مي‌باشد. پاره اي از حروف اختصاري براي نشان دادن عملوند ها در زبان S7 در جدول آمده است.

با اضافه نمدن حروف B,W يا D به سمت راست هر يك از علامات اختصاري در جدول مي‌توان اندازه آنها را به هشتائي ، دو هشتايي word يا چهار هشتائي (double word) افزايش داد. مثلا IB يعني هشتايي ورودي و IB0 يعني هشتايي ورودي 0. به همين ترتيب AIW يعني دو هشتايي آنالوگ ورودي و VD يعني چهار هشايي حافظه متغير.

شرح پاره اي از حروف اختصاري در زبان S7 (بين المللي)

نشانه گذاري (آدرس گذاري) عملوندها:

عملوندها را به صورت بايت (هشتايي) دسته بندي مي‌كنيم و سپس هر عضو در دسته هشتائي را بصورت بيت (يكتائي) شماره گذاري مي‌نمائيم. مثلا در plc اي كه داراي 20 ورودي است، ورود ها را ابتدا بصورت هشتايي شماره صفر (بايت صفر) هشتائي شماره يك بايت يك و هشتائي شماره دو (بايت دو) دسته بندي مي‌گردند و سپس در داخل هر هشتائي، يكتائي ها (بيت ها) از شماره صفر تا شماره هفت ماره گذاري مي‌شود. دقت نمائيد كه كه در اينجا هشتائي شماره دو فقط داري چهار يكتائي (بيت) خواهد بود. اين نحوه شماره گذاري در شكل زير بيان دو هشتائي متوالي را يك كلمه WORD و چهار هشتايي متوالي را دو كلمه DOUBLE WORD مي‌ناميم. در اينجا از كلمه يكتائي بجاي بيت (BIT هشتائي بجاي بايت ( BYTE) دو هشتايي بجاي ورد WORD و چهار هشتائي بجاي دبل ورد (DOUBLE WORD) استفاده مي‌شود. تعاريف فوق در استفاده از محتواي مناطق حافظه داراي اهميت است.در PCL هاي سري S7 ، مقادير جاري شمارنده‌ها (Counters) و زمان سنج ها (Timers) بصورت دوهشتائي مي‌باشد و بنابراين براي نشاني دهي و جابجائي آن بايد دقت نمود.

روش‌هاي نشاني دهي (آدرس‌دهي):

عملوندهاي مورد استفاده در يك برنامه به دو روش نشاني دهي مي‌شود:

1- نشاني‌دهي مستقيم :

در اين روش عملوند بصورت منطقه حافظه (memory area) ، اندازه (size) و محل آن در منطقه V (variable memory bit) بصورت دو هشتائي (word) و در محل 790 مي‌باشد.

در اين روش مناطق حافظه (I,Q, M, SM, V, …) با اندازه‌هاي هشتائي، دو هشتائي يا چهارهشتائي (double word) بيان مي‌شود. مثلا هر گاه بخواهيم به V100 بعنوان يك هشتائي( byte) دسترسي پيدا كنيم، آن را بصورت VB100 بيان مي‌كنيم. براي دسترسي به يكتائي (بيت) موردنظر از يك هشتائي، بايد شماره آن را بعد از شماره هشتائي بيان كنيم. مثلا هر گاه منظور دسترسي به يكتائي شماره 7 از VB100 باشد، بايد نشاني آن را بصورت VB100.7 بيان داريم.

2- نشاني دهي غير مستقيم:

در اين روش از يك نشانگر (pointer) براي اشاره به محل (Location) مورد نظر استفاده مي‌شود. بدين ترتيب كه ابتدا با استفاده از دستور انتقال چهارهشتائي (move double word) يعني MOVD نشاني مبدأ را به انباره (AC3 يا AC2 يا AC1) يا به منطقه اي از V منتقل مي‌كنيم. سپس با استفاده از يك دستور انتقال ديگر(مثلا MOVD) محتواي آدرس مبدأ را به مقصد منتقل مي‌نمائيم.

مكان حافظه مخصوص (Special memory areas):

در PCLهاي سري S7 از اصطلاح يكتائي حافظه مخصوص بجاي يكتائي پرچم (flag bit)استفاده مي‌شود. در مكان‌هايي از حافظه PCL كه با SM مشخص مي‌شود، اطلاعاتي مربوط به پيشامدهاي با اهميت و همچنين اطلاعات مخصوص ديگري ثبت مي‌گردد. مثلا يكتائي SMO.1 فقط در اولين پويش برنامه كاربر، ^«1^» مي‌شود و در پويش‌هاي بعدي ^«0^»باقي مي‌ماند. بنابراين از اين يكتائي مي‌توان بعنوان علامتي (پرچمي) براي آغازين نمودن (initialization) برنامه استفاده نمود و يا SM1.0 معادل پرچم صفر (zero) مي‌باشد. يعني هنگاميكه حاصل اجراي يك دستور صفر باشد، اين يكتائي ^«1^» مي‌شود.

معمولا در هر هشتائي (بايت) SMB اطلاعات مرتبط با هم وجود دارد. مثلا SMBO اطلاعات مربوط به حالات PCL در حين پويش برنامه را دربردارد و SMB1 حالات ناشي از اجراء دستورها (صفر، سرريز، تقسيم بر صفر و ... ) را نشان مي‌دهد.

در PCL هاي سري S7 از SMB ها براي برنامه‌ريزي و تعيين مشخصات PCL نيز استفاده مي‌شود. مثلا SMB8- SMB21 براي تعيين مدول هاي متصل به PCL بكار مي‌رود و ازSMB30 براي كنترل ارتباطات PCL استفاده مي‌شود. يا از SMB36- SMB65 براي برنامه ريزي شمارنده‌هاي سرعت بالا استفاده مي‌گردد.

تعداد و وظائف هشتائي‌هاي حافظه مخصوص (SMB ) ممكن است از يك مدل به مدل ديگر تفاوت داشته باشد و معمولا توسط سازنده در راهنماي PCL مشخص مي‌گردد.

جدول زير كه در ابتداي معرف دستور AND آمده است را در نظر بگيريد:

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L                                 bit(LAD, STL)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L                                 input(FBD)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L                                output(FBD)

سنئن ورودي/خروجي- دستور بيان مي‌كند كه ورودي(ها) به اين دستور و خروجي(ها) از اين دستور چيست. مثلا در مورد فوق ورودي يا خروجي در نمايش STL, LAD يك يكتائي (bit)است. مثل 11.1 يا Q2.0 و در نمايش FBD ورودي يا خروجي يك ارزش يا يك جريان الكتريكي (power- flow) است. ستون عملوندها نوع عملوندهائي كه ورودي يا خروجي دستور است را بيان مي‌كند. مثلا ورودي يا خروجي اين دستور در نمايش STL, LAD مي‌تواند از جنس I, Q, M, S, T, C, V, L باشد، در حاليكه درنمايش FBD علاوه بر اينها power- flow يعني وجود يا عدم جريان الكتريكي (1 يا0) نيز مي‌تواند بعنوان ورودي/ خروجي دستور بشمار آيد. ستون نوع داده نوع عددي ورودي يا خروجي را بيان مي‌كند. مثلا نوع عددي داده مي‌تواند صفر / يك،‌ عدد طبيعي، عدد حقيقي و ... باشد.

بعد از جدول معرفي ورودي/ خروجي، در پايين آن و در قسمت چپ نمايش شكل‌هاي مختلف دستور(STL, FBD, LAD) آمده است و در سمت راست متن توضيحات لازم براي معرفي دستور نوشته شده است.

بيان اتصال (contacts) در S7:

اتصال‌هاي عادي باز (NO) و عادي بسته (NC) :

دستورهاي (Load, And, Or, LoadNot, AndNot Or Not)

در كنترل منطقي فرامين و اطلاعات بصورت 0 يا 1 بيان مي‌شود. صدور فرمان را با 1 و عدم صدور آن را با 0 نشان مي‌دهيم. همچنين اطلاعات و علائمي‌كه حسگرها (sensors) به PCL ارسال مي‌دارد نيز بصورت 0 يا 1 است. PCL دريافت 1 از يك ورودي را معادل با عمل كردن حسگر متصل به آن و دريافت 0 را به معني عمل‌نكردن آن حسگر مي‌داند. بنابراين دريافت ولتاژ (1) از كنتاكت عادي باز به معني عمل كردن آن كنتاكت است و عدم دريافت ولتاژ (0) از يك اتصال عادي بسته نيز به معني عمل‌كردن آن حسگر مي‌باشد. در اين صورت براي آنكه دريافت يا عدم دريافت ولتاژ در يك ورودي به عمل‌كردن يا عمل‌نكردن تبديل شود بايد با شناسائي حسگر متصل به آن ورودي، از عمل و بر روي حسگرهاي عادي بسته استفاده كنيم. دستور بار (LD) و يا (OR) و شكل‌هاي منفي آنها نيز مي‌تواند به منظور فوق مورد استفاده قرار گيرد. دستور LD 10.0 مقدار 10.0 را در بالاي ورودي 10.0 را با يكتائي (بيت) بالاي پشته و منطقي نموده ونتيجه را بجاي بيت بالائي پشته قرار مي‌دهد.

دستورهاي منطقي پشته‌اي:

براي انجام عملياتي منطقي بر روي داده‌هائي كه قبلا در پشته قرار داده شده‌اند، از دستورهاي منطقي پشته‌اي استفاده مي‌كنيم. ديديم كه براي قرار دادن يك داده در پشته (بالاي پشته ) از دستور بار (LD) استفاده مي‌شود. دستورهاي منطقي پشته‌اي از دستور بار بعلاوه دستور منطقي مورد نظر تشكيل شده است:

ALD: اين دستور محتوي اولين و دومين سطح پشته را بايكديگر و نموده و نتيجه را در بالاي پشته قرار مي‌دهد. بنابراين بعد از اجراي اين دستور عمق پشته يكي يكي كم مي‌شود.

OLD: اين دستور محتوي اولين و دومين سطح پشته را يا نموده و نتيجه را در بالاي پشته قرار مي‌دهد. عمق پشته بعد از اجراي اين دستور يكي كم مي‌شود.

LPS: اين دستور(L;ogic Push) محتوي بالاي پشته را دو نسخه‌اي مي‌كند بنابراين محتوي ته پشته از آن خارج و از بين مي‌رود.

LPP: اين دستور (Logic Pop ) محتوي بالاي پشته را برمي‌دارد. بنابراين محتوي محل بعدي در بالاي پشته قرار مي‌گيرد.

LRD: اين دستور (Logic Read) محتوي دومين پشته را در بالاي پشته كپي مي‌كند.

LDS n : اين دستور (Load Stack) يكتائي n پشته را در بالاي پشته كپي مي‌كند. بنابراين يكتائي انتهاي پشته از آن خارج و از بين مي‌رود.

اتصال لحظه‌اي (Immediate Contacts):

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

صفر/يك                             I                                               bit(LAD, STL)

صفر/يك                             I                                               input(FBD)

در شروع هر برنامه كنترل، ابتدا PCL در يك پويش (Scan) همه ورودي‌ها و خروجي‌ها را مي‌خواند و حالت آنها را (0 يا 1) در ثبات تصوير فرآيند(Process- image- register)مي‌نويسد و سپس با توجه به اين اطلاعات شروع به محاسبه منطق كنترل مي‌نمايد و بعد از اتمام كليه دستورات برنمامه، نتايج خاص (خروجي‌ها) را بطور يكجا به خروجي‌هاي مربوطه اعمال مي‌كند و مجددا تصويربرداري ديگر را آغاز نموده و اين دوره تكرار مي‌گردد. بعضي از ورودي ها ممكن است هنگامي‌كه PCL در حال محاسبه منطق كنترل است تغييرات آني (Immediate) داشته باشند و اين در حالي است كه تصوير آنها در ثبات تصوير فرآيند دست كم تا زمان پويش بعدي بدون تغيير است. براي آشكارسازي حسگرهائي كه داراي اتصال لحظه‌اي هستند از دستورات اتصال لحظه‌اي استفاده مي‌كنيم. اتصال‌هاي عادي باز هنگام اتصال لحظه‌اي سيگنال 1 را ارسال مي‌دارند. بنابراين براي آشكارسازي آنها مي‌توان از دستورات بار لحظه‌اي (LDI) و يا و لحظه‌اي (AI) ويا يا لحظه‌اي (OI) استفاده نمود. به همين ترتيب براي اتصال‌هاي عادي بسته مي‌توان از حالت منفي دستورهاي فوق استفاده نمود.

با استفاده از اين دستورات مي‌توان تغييرات لحظه‌اي يك ورودي را به بالاي پشته (`Top ofthestack)انتقال داد.

دستور منفي (NOT):

دستور NOT منطق حركت فرمان‌ها و علائم را معكوس مي‌كند. مثلا در يك نمايش نردباني هنگامي‌كه به اتصال NOT مي‌رسيم در صورتيكه در سمت چپ اتصال فرمان 1 موجود باشد، در سمت راست آن فرمان 0 برقرار مي‌گردد و برعكس.

دستور تغيير مثبت، منفي (Transition-negative-Transition)

نوع داده                             عملوندها                            ورودي/خروجي دستور

صفر/يك                   I,Q,SM,T,C,V,S,L, power flow                     In(FBD)

صفر/يك                   I,Q,SM,T,C,V,S,L, power flow                     out (FBD)

با استفاده از اين دستور تغيير عملوند از قطع به وصل (خاموش به روشن) يا از وصل به قطع (روشن به خاموش)آشكار مي‌شود. مثلا هر گاه آشكار سازي قطع به وصل (لبه بالا رونده) به يك حسگر مورد نظر باشد، PLC به ازاي هر قطع به صول (Edge-Up) در يك پويش اجازه عبور برنامه (عبور جريان) از طريق اتصال مربوطه را مي‌دهد. دشتور تغيير از وصل به قطع (روشن به خاموش) نيز به همين ترتيب و در جهت عكس دستور قبل عمل مي‌كند.)

دستور تنظيم و خواندن وقت حقيقي (read, set real-time clock)

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

هشتائي                    VB,IB, QB, MB, SMB, SB,LB,*VD,*AC,*LD            T

اين دستور بر روي زمان سنج اجرا مي‌شود.

دستور خواندن- وقت حقيقي، تاريخ و زمان را از روي ساعت خوانده و در يك بافر هشت بايتي كه با نشاني T آغاز مي‌شود مي‌نويسد. به همين ترتيب دستور تنظيم وقت حقيقي تاريخ و زمان موجود در بافر هشت بايتي به آدرس T را در ساعت سيستم مي‌نويسد. زمان و تاريخ با فرمتي كه در سيستم هاي رايانه اي معمول است نوشته و خوانده مي‌شود. در نمايش FBD، LAD خروجي END ممكن است خروجي (Enable out put) است، بدين معني كه در صورت اجراي موفقيت آمويز دستور تعريف شده در جعبه، اين خروجي يك مي‌شود..

دستورهاي خواندن و نوشتن در شبكه (Network reed, Write)

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

هشتائي                    VB, MB,,*VD,*AC,*LD                                     TBL

هشتائي                              constant                                               port

دستور نوشتن در شبكه (NETW) اطلاعات موجود در جدول TBL را از طريق در گاه PORT در وسيله اي كه در فاصله دوري قرار دارد مي‌نويسد. به همين ترتيب دستور خواندن از شبكه NETR از طريق درگاه PORT اطلاعات موجود در وسيفه اي را كه در فاصله دوري از آن قرار گرفته خوانده و در جدول TBL قرار مي‌دهد.

دستورهاي خواندن يا نوشتن در شبكه مي‌تواند تا شانزده هشتايي بايت را بخواند يا بنويسد. معمولادر اكثر PLC ها محدوديت هائي از نظر تعداد دستورهاي NETW, NETR كه در يك لحظه بطور همزمان مي‌توانداجرا شود وجوددارد.

گرد كردن Truncate

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

REAL            VD,ID,MD,SD,SMD,LD,Ac,constant, *VD,*AC, *LD           in

DINT            VD,ID,MD,SD,SMD,LD,Ac,constant, *VD,*AC, *LD           out

دستور گرد كردن عدد حقيقي 32 يكتايي (32 بيتي) IN را به يك عدد 32 يكتائي علامت دار طبيعي تبديل مي‌كند و نتيجه را به جاي متغيري كه با OUT مشخص مي‌شود قرار مي‌دهد. در اينجا تنها قسمت صحيح عدد حقيقي تبديل مي‌گردد. اگر عدد IN بصورت حقيقي تعريف نشده باشد و يا اندازه آن آنقدر بزرگ باشد كه سرريز حاصل شود مقدار OUT بدون تغيير باقي مي‌ماند.

دستور دكود decode

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

هشتائي          VD,ID,MD,SD,SMD,LD,Ac,constant, *VD,*AC, *LD           in

دوهشتائي        *VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC, *VD,*AC,*LD       out

اين دستور يك بيت از دو هشتائي (WORD)، OUT رانشانده SET مي‌كند و ساير بيت هاي آن را باز نشانده RESET مي‌نمايد. شماره بيتي كه نشانده مي‌شود برابر با عددي است كه از چهار بيت پائيني (كم اهميت تر) IN بدست مي‌آيد.

دستورانكود ENCODE

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

دوهشتائي        *VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC, *VD,*AC,*LD       in

هشتائي             VB,IB, QB, MB, SMB, SB,LB,*VD,*AC,*LD                                 out

اين دستور عدد حاصل از هشت بيت پائيني كم اهيمت تر In را در 4 بيت پائيني هشتائي Oyt مي‌نويسد.

دستور هاي شمارش

هر PLC داراي تعدادي شمارنده است كه امكانات شمارش ويژه اي دارد. نحوه شمارش، شمارنده ها كم و بيش شبيه به هم است. در شمارش به بالا هنگاميكه پالس شمارش شوند از صفر به 1 مي‌رود عدد شمارنده يكي افزايش مي‌يابد و در شمارش به پائين با صفر به 1 شدن پالس شمارش شونده عدد شمارنده يكي كاهش مي‌يابد.

هر شمارنده با يك ورودي باز نشانده reset مي‌گردد. همچنين با استفاده از دستور بازنشاني هم مي‌توان شمارنده را باز شنانده كرد. وقتي شمارنده به حداكثر شمارش ممكن مي‌رسد مثلا 32767 در يك PLC نمونه عمل شمارش متوقف مي‌گردد.

تعدادي از شمارنده هاي PLC توانائي شمارش با بالا و پايين را تواما دارند در اين حالت شمارنده داراي دو ورودي شمارش به بالا و شمارش به پائين است. هنگامي‌كه ورودي شمارش به بالا از صفر به پژوهش مي‌رود، عدد شمارش يكي افزايش مي‌يابد. مثلا در نوعي PLC شمارنده بالا/پائين قادر به شمارش از 32768 -تا 32767+ مي‌باشد در اينجا هنگاميكه شمارنده به حداكثر شمارش 32767+ مي‌رسد، در صورت دريافت پالس شمارش به بالا به عدد 32768- باز مي‌گردد.

شمارنده هاي بالا/ پائين داراي يك عدد تنظيم اوليه PV مي‌باشد. اين عدد همواره با عدد شمارش جاري مقايسه مي‌گردد. هنگاميكه شمارش جاري بزرگتر يا مساوي عدد تنظيم شود، بيت مربوط به شمارنده (C-bit) 1 مي‌شود و در غير اينصورت بيت شمارنده صفر است. هنگاميكه يك شمارنده باز نشانده مي‌شود، عدد شمارش جاري صفر و بيت شمارنده نيز صفر مي‌گردد. دسترسي به شماره جاري و يا بيت شمارنده از طريق شماره آن شمارنده امكان پذير مي‌گردد، مثلا دستور :

CTU C1, PV

يعني شمارنده شماره 1 (C!) را به شمارش به بالا افزايش بده ( تا شماره PV). همچنين دستور

LD   C1

يعني مقدار منطقي يكتائي شمارنده شماره 1 (صفر يا 1) را به بالاي پسته بار بزن و دستور:

MOVD C1, ACo

يعني عدد جاري شمارنده شماره 1 را در AC0 قرار بده.

شمارش به بالا (UP counter)

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

صفر/يك                                       power flow                         ‍CU(LAD)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW            ‍CU(FBD)

صفر/يك                             power flow                                  R(LAD)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW            R(FBD)

INT                VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC,        PV

                                      Costant, *VD, *AC, *LD

دستور شمارش به بالا ctu در هر لبه بالا رونده ورودي CU يك شماره به بالا مي‌شمارد. شمارش تا عدد حداكثر مربوط به شمارنده ادامه مي‌يابد. هنگاميكه شماره جاري (CXXX) بزرگتر يا مساوي مقدار تنظيم شمارنده PV شود، بيت شمارنده 1 مي‌شود.

با استفاده از ورودي RESET مي‌توان شمارنده را باز نشانده نمود.

شمارش به پائين (DOWN-COUTER)

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

صفر/يك                                       power flow                         ‍CD(LAD)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW            ‍CD(FBD)

صفر/يك                              power flow                                  LD(LAD)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW            LD(FBD)

INT                VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC,        PV

                                      Costant, *VD, *AC, *LD

دستور شمارش به پايين CTD در هر لبه بالا رونده ورودي CD از عدد تنظيم شده اوليه PV يكي كم مي‌كند. هنگاميكه شمارش جاري به صفر برسد، بيت شمارنده 1 مي‌شود و شمارش متوقف مي‌گردد. هنگاميكه ورودي LD 1 شود، عدد شمارش به مقدار اوليه PV تنظيم شده و بيت شمارنده صفر مي‌گردد. در واقع با اين ورودي شمارنده بازنشانده مي‌شود.

شمارنده بالا/پائين (UP/DOWN counter)

نوع داده                             عملوند                               ورودي/خروجي دستور

صفر/يك                             power flow                                  ‍CU,CD(LAD)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW            ‍CU,CD(FBD)

صفر/يك                             power flow                                  R(LAD)

صفر/يك                   I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW            R(FBD)

INT                VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC,        PV

                                      Costant, *VD, *AC, *LD

دستور شمارش بالا/ پائين CTUD با لبه بالا روند ورودي CU يك شماره به بالا و با لبه بالا رونده ورودي CD يك شماره به پايين مي‌شمارد. هنگاميكه شماره جاري بزرگتر يا مساوي مقدار تنظيم PV گردد بيت شمارنده 1 مي‌شود با استفاده از ورودي R  مي‌توان شمارنده را باز نشانده نمود.

فهرست مطالب

آشنايي با زبان S7. 1

اجزاء يك دستور1

نشانه گذاري (آدرس گذاري) عملوندها:3

روش‌هاي نشاني دهي (آدرس‌دهي):4

مكان حافظه مخصوص (Special memory areas):5

بيان اتصال (contacts) در S7:6

دستورهاي منطقي پشته‌اي:7

اتصال لحظه‌اي (Immediate Contacts):8

دستور منفي (NOT):9

دستور تغيير مثبت، منفي (Transition-negative-Transition)9

دستور تنظيم و خواندن وقت حقيقي (read, set real-time clock)10

دستورهاي خواندن و نوشتن در شبكه (Network reed, Write)10

گرد كردن Truncate. 11

دستور دكود decode. 11

دستورانكود ENCODE. 12

دستور هاي شمارش.... 12

شمارش به بالا (UP counter)13

شمارش به پائين (DOWN-COUTER)

تحقیق درباره بتن

1-تراورسهای بتنی

تراورسهای بتنی یکی دیگر از انواع تراورسهای مصنوعی است که بیشتر مرورد آزمایش و پذیرش راه آهن قرار گرفته است.

تاریخچه تراورس بتنی

تراورسهای بتنی، در حدود سال 1893 بطور آزمایش در ایالات متحده آمریکا در شهر ریدینگ به تعداد دویست عدد نصب گردید.

بزرگترین رقم نصب آن در طی 35 سال، در حدود 25 هزار تراورس بتنی بود که در ایالات پنسلوانیا نصب گردید.

اکثر این تراورسها به دلیل زنگ زدن اتصالات، ترک خوردگی بتن و همچنین فرسودگی ونشست در محدوده اتصالات، کنار گذاشته شدند. در اروپا، راه آهن ایتالیا بین سالهای 1906 تا 1908 دویست هزار تراورس بتنی نصب کرد. در سال 1920 شرکت گریت نوردن انگلیسی بطور آزمایش از تراورسهای بتنی استفاده کرد. در همان هنگام تراورسهای بلوکی بتنی که در زیر ریل به وسیله تسمه فلزی به هم وصل می شوند و یا بر روی تیر آهن  Tشكل ریخته می شوند، خدامات ارزنده بیشتری را درخطوط پاریس- لیون مارسل، ارائه کردند.

استفاده از تراورسهای تیری شکل اولیه، چه در آمریکا و چه خارج از آمریکا به دلایل شل شدن چفت و بست، خرد شدن در اثر ضربه و خرد شدن در زیر ریل، ناکام ماند. همچنین به دلیل سنگینی وزن (که حدود 7/90 تا 4/181 کیلو گرم بودند)، با هزینه های بالای حمل و نقل، نصب و نگهداری مواجه بود.

چندی بس از جنگ جهانی دوم چوب کمیاب شد و تراورس پیش تنیده بتنی، در اروپا و بریتانیا، مورد استفاده گسترده ای قرار گرفت اکنون چندین میلیون تراورس بتنی در آلمان غربی، بریتانیا، روسیه و مکزیک مورد استفاده قرار می گيرند، اما استفاده از طرح پیشرفته تراورس بلوکی و تراورس مرکب (RS) در راه آهن فرانسه و کشورهایی که از تکنولوژی فرانسوی استفاده می نمایند، استاندارد می باشد. (SNCF)

در اواخر دهه پنجاه AAR تحت نظارت و راهنمایی آقای روبل، مهندس تحقیقات و آقای مگی، دستیار تحقیق و به همراهي شرکتهای پیش تنیده فلوریدا و سیمان پرتلند اقدام به طراحی و توسعه تراورس مناسب برای بار سنگین چرخها و شرایط جوی آمریکا شمالی، نمود اولین نصب آزمایشی آن در سال 1960 در سی بردایرلاین و آنتلانتیک کت لاین (که اکنون به نام (سی برد کتلاین) معروف می باشد) انجام شد.

مقدمه:

مقدمه: برای محاسبه تراورسهای بتنی فرضيات اساسی زیر بعمل می آید.

1-1-                      در تراورس بتنی مقاطع قبل و بعد از خمش بصورت صفحه باقی می مانند این مطلب برای اثبات تئوری الاستیسیته در مورد تراورسها لازم می باشد. زیرا ضخامت تراورس در مقایسه با طول آن کوچک می باشد.

1-2-                      مدول الاستیسیته فولاد و بتن تا حد تنش الاستیک ثابت می باشد. این فرض برای فولاد نرمه (StL.III) تا نقطه ارتجاعی (تسلیم) درست می باشد. در تراورس تغییرات تنش در فولاد بعلت بارهای دینامیکی زیاد بوده و این امر باعث تغییراتی در مدول الاستیسیته می شود. تحت اثر تنشهای زیاد تغییرات مدول الاستیسیته در بتن نیز زیاد می باشد. چون بتن با مرغوبیت بالا ماده ای کاملا الاستیک نیست دیاگرام تنش- تغییر طول نسبی  آن غیر خطی می باشد. در مورد تراورسها علیرغم دارا بودن بتن با مرغوبیت بالا، مع الوصف تنش ها در حد الاستیک درنظر گرفته می شوند.

1-3-                      چسبندگی کامل بین فولاد و بتن اطراف آن وجود دارد. و بهمین جهت در هر فاصله ای از محور خنثی (Neutral Axis) تغییر طول نسبتی دو ماده یکی می باشد.

1-4-                      بر روی سطح مقطع آرماتورها یا میله های بیش تنیدگی توزیع تنش یکنواخت در نظر گرفته می شود این مطلب کاملا هم صحیح نمی باشد چون مقدار تنش با فاصله از محور خنثی تغییر می کند قطر میلگردها در مقایسه با فاصله آنها ازمحورخنثی کم می باشد توزیع تنش یکنواخت بوده و فقط  در موردیکه میله ها دارای قطر زیاد هستند و از محور خنثی نیز فاصله زیادی ندارند این مساله نمی تواند صحیح باشد.

1-5-                      در محاسبات بتن آرمه تنش کششی بتن در نظر گرفته نمی شود ولی در بتن پیش تنیده نقش بتن در کشش تحت بارهای وارده منظور می گردد. نتیجه اینکه منحنی تنش- تغییر طول نسبی  برای بتن در برابر فشار و کشش یکسان می باشد. بعبارت دیگر مقدار مدول الاستیسیته در هر دو حالت یکی است. اگر چه آزمایشات نشان داده اند که مدول الاستیسیته در کشش معمولا 10/1- 85/0 برابر مدول الاستیسیته در فشار می باشد.

2- تراورس بتن آرمه:

مقدمه: در صورتیکه فولاد تحت تنش الاستیک باشد و قبل از اینکه به تنش مجاز خود برسد می بایست بتن ترک بخورد گر چه با توزیع مناسب  میلگردها می توان از افزایش ترکها

2-2- جلوگیری نمود تجزیه تنشها در اثر پیچش در بتن آرمه پیچیده بوده و لذا طراحی به فرمولها و دستور العملهائی که بر اساس آزمایشات عملی مشخص شده اند محدود می گردد.

معایب بتن آرمه:

2-2-1 از آنجایئکه بتن قادر نیست خود را با تغییر طول نسبی (strain) عادی فولاد تطبیق دهد، تحت بارهای وارده در قسمتی که تنش کششی وجود دارد ترک می خورد.

2-2-2- ابعاد تراورس بتن آرمه توسط برش تعیین می گردند. اگر نیروی برشی زیاد گردد سطح مقطع بزرگ می شود که در نتیجه بار مرده آن زیاد می گردد.

2-2-3 بتن مکمل است در اثر انقباض (Shrinkage) ترک بخورد.

2-2-4 در تراورس بتنی از بتن با مقاومت بالا استفاده کامل نمی شود یعنی اگر اندازه عضو از حد معینی کمتر گردد مقدار میلگردهای لازم، عضو را غیر اقتصادی خواهد ساخت. می توان با استفاده از فولاد سخت با مقاومت ارتجاعی بالاتر مقدار فولاد مصرفی را تا  کاهش داد. این راه حل صحیح نمی باشد، زیرا تغییر طول نسبی فولاد با مقاومت بالا حدود 6 برابر تغییر طول نسبی فولاد نرم می باشد این امر باعث ترکهای پهني تحت بارهای وارده در بتن می شود.

2-2-5 در بتن آرمه فولاد نقش مفعولی (Passive) را دارد و بتن را در مقابل اثرات مخرب بار گذاری حفاظت نمی کند.

2-2-6 تحت اثر نیروی برشی، در بتن آرمه تنشهای کششی که از نیروی برشی منتج می گردند بیشتر می باشند.

2-2-7 وزن فولاد مصرفی در بتن آرمه زیاد می باشد.

2-2-8 درمساله خستگی (Fatique) بتن و فولاد مصرفی در بتن آرمه در مقابل شکستهای تدریجی یا پیش رونده رفتار خوبی را از خود نشان نمی دهند که این مساله با تکرار بارگذاری نیز بیشتر می شود.

2-3- رفتار بتن آرمه تحت اثر خستگی (Fatique):

2-3-1 اغضاء بتن آرمه بیشتر بعلت پاره شدن میلگردها از بین می روند بنظر می رسد که پاره شدن با ترک خوردن مرتبط می باشد و تمرکز تنش و سایش (سائیگی) نیز با این ترکها مربوط هستند. آرماتورهای طولی در تیرها مقاومتی حدود 70-60 درصد مقاومت نهائی استاتیکی برای یک میلیون سیکل را دارند.

2-3-2 وقتیکه ترکهای عرضی در تیری در اثر بار استاتیکی نسبت به ظرفیت تحمل خمشی بیشینه استاتیکی زیاد باشند عموما تیر بعلت خستگی (Fatrique) آرماتورها گسیخته می شود. تکرار شدن بار بیشینه باعث ترکهای عرضی در مدت بار گذاری نمی شود.

2-3-3 قبل از اینکه آرماتورها گسیخته شوند، تکرار بارهای بیشینه باعث شکست فشاری- بری نمی شود و این مساله در تیری است که بعلت خمشی ممکن است گسیخته شود (خستگی آرماتورها) و در آن- ترکهای عرضی افزایش یافته اند.

2-3-4 اگر در ابتدا، در اثر ابر گذاری یک ترک عرضی بزرگ در تیر بوجود آید و اگر عمر خستگی در حالت فشاری- برشی از عمر خستگی آرماتور ها تحت این درصد بخصوص از تکرار بار کمتر باشد، یک تیر در حالت فشاری- برشی گسیخته می شود.

2-3-5 قبل از اینکه آرماتورها گسیخته شوند، اگر تکررار بار گذاری بطور همزمان باعث تراز عرضی و شکست فشاری- برشی شود، گسیخته شدن تیر بصورت ترک خوردگی عرضی خواهد بود.

2-3-6 تحت اثر بار گذاری خستگی، یک  تیر عموما "فقط در نقاطی که ترکها و شکستها وجود دارند خسارت می بیند و در قسمتهای باقیمانده دیگر صدمه نمی بیند.

2-3-7 در حدود تغییرات بارهای عادی وارده، تکرار بار منجر به ترک می شود و فقط افزایش کمی در فلش (Deflection) کل تیر بوجود می آید افزایش در اندازه ترکها مهم نیست.

2-3-8 بتن در تراورس بتن آرمه مقاومت فشاری و کششی کمتری نسبت به تراورس بتنی پیش تنیده دارد. مزایایی پیش تنیدگی در مورد تراورس بتن آرمه وجود ندارد بواسطه مدول الاستیک کمتر بتن.

2-3-9 ترکی که در اثر ضربه خروج چرخ از خط در بتن تراورس بتن آرمه بوجود آمده احتمالا باقی می ماند، مگر اینکه ترک ریز باشد که توسط خاصیت جوش خوردگی در سالهای اولیه عمر تراوس خود بخود ترمیم یابد.

2-3-10 امکان خسارت در اثر از خط خارج شدگی عامل مهمی در استفاده از تراورسهای بتنی است. هیچ تراورس بتنی به هر صورت که طراحی شده باشد، در مقابل ضربات خروج چرخ از خط نمی تواند مقاومت کند. تراورسهای بتنی به شرطی می توانند در برابر این ضربه مقابله کننده که بهبود سریعی در وضعیت ترافیک و استفاده از تراورسهای اصلاح شده و یا تعویض اعضاء صدمه دیده، صورت گیرد.

2-4 تئوری پیش تنیدگی

پیش تنیدن باعث کاهش وزن و افزايش مقاومت در برابر گسیختگی حاصل از گشتاور خمشی می گردد. گشتاور های خمشی باعث می شوند زمانی که لایه های تحتانی یک عضو خمشی تحت تاثیر كشش واقع می گیرد، در آن ایجاد گسیختگی شود. در یک تراورس پیش تنیده میلگردهای فلزی زیادی به فاصله کمی از سطح تحتانی و در نقطه میانی تراورس یعنی محلی که بیشترین تنش و یا کش را دارا است قرار می گیرند، پس از سخت شدن بتن، میله ها در قسمت انتهایی تراورس محکم شده و تمایل به انقباض پیدا می کنند. این عمل باعث جلوگیری از میل به ترک خوردن می شود در صورت تشکیل این ترکها پیش تنیده شدن میله ها آنها را بطور محکم نگه می دارد. شکل (1) موفقیت در پیش تنیدگی بستگی به اتصال بین بتن و اعضای پیش تنیده دارد.

شكل

2-5 طراحی اولیه AAR

جهت ارزيابي ایده اصلاح شده، دانستن ایده های طراحی اولین تراورسها در  آمریکا مفید است. در اواخر دهه شصت افزایش بهای چوب، احتمال کمبود آن و موفقیت در تراورسهای پیش تنیده در اروپا باعث شده که AAR، طراحي ساخت واستفاده از آنها را به تثبیت برساند. بعدها شرکت سیمان پرتلند، انجمن آمریکایی بتن، ناسیونال کانادایی و کمیته متخصص تراورسهای بتنی AREA در این کوشش، شرکت نموده اند.

از چندین طرح اولیه، نوع E جهت آزمایش درخط آهن انتخاب شد. این طرح به لنگر خمشی در محور بار، بستگی داشت. سطح مقطع از یک منشور ناقص که در بالا 32/20 سانتیمتر و در پایین 5/30 سانتیمتر بود، تشکیل شده است. فشار بالاست در فواصل 2/76 سانتیمتر برابر kg/cm² 6/4 می باشد که با فشار وارده بر تراورس چوبی به فواصل 8/50 سانتیمتر برابر است.

قسمتهای تحتانی که در زیر ریل قرار داد، تا اندازه ای مقعر می باشد و وسط آن حالت خمیدگی دارد که برای مقاومت در برابر خمش بوده و مساوی با قدرت خمش ریل است. این تصور که این عمل باعث کاهش چسبندگی در مرکز تراورس می شود، نادرست است چهار رشته سیم به قطر 11/1 سانتیمتر تحت تاثیر kg 29056 نیروی تنش قرار گرفته اند.

ریل مستقیما به سطح یا بالشتک دارای یک شانه و زاویه خارجی 1:40 که در بتن تثبیت شده، متصل می گردد. (در اتصالات غیر مستقیم صفحه تراورس و بالشتک به تراورس پیچ و مهره می شوند، تیرکها یا گیره ها به صفحه متصل شده و ریل را نگه می دارند). پیچهایی که گیره های فلزی را نگه می دارند. در روی پلاک مخصوص مدور که درتراورس قرار دارند پیچانده می شود. واشرهای فنری برای جلوگیری از شل شدن پیچها که در اثر فشرده شدن بالشتکهای تراروس زیر ریلها ایجاد می شود استفاده می گردند.

سیستم طراحی E آن به علل وجود بتن مشبک، خرد شدن در زیر ریل، جدا شدن انتهای تراورسها به دلیل استفاده غلط از پیچ و اینسرت [1] آن، شکستن بیرون آمدن پیچ و اینسرت آن از تراورس و برخی از عوامل دیگر با شکست روبرو شده است. ناکامی در بستن ترکهای حاصل از نیروی وارد شده از چرخها نشانگر ناکافی بودن قدرت چسبندگی بین بتن و عضو پیش تنیده می باشد.

تراورس ها تکرار باری معادل دو میلیون سیکل را که کنگره 2300 کیلو گرم متری ایجاد می کند تحمل می کند در حالی که وزن هر تراورس  حدود kg 5/281 است.

2-6 انجام اصلاحات در خصوصیات

همانطور که نیاز به دقت کافی در ساخت، نشان داده شده، دانستن برخی خصوصیات جهت مقابله با عوامل شکست لازم است، موسسات مختلف تدریجا مجموعه ای از خصوصیات بازبینی شده را که اکنون در دستور العمل AREA موجود است گرد آوری کرده اند.

جهت کسب اطمینان از اینکه چسبندگی بهتری بین بتن و تارهای مسلح کننده برقرار است رها کردن تدریجی و آرام کشش، پیشنهاد می شود. پیش تنیدن نیز به اندازه 25% از 29056 کیلوگرم به 37046 كيلوگرم افزایش می یابد.در رشته های مسلح کننده، متوسط طول لازمه جهت انتقال چسبندگی حدود 6/40 تا 47 سانتیمتر می باشد. در رشته های تغییر شکل یافته و یا آنهاییکه تحت تاثیر مواد شیمیایی قرار گرفته اند هنگامی که بارهای آرام وجود داشته باشند، طول مهاری لازم جهت چسبندگی بین 32/20 تا 7/45 سانتیمتر می باشد. به هنگام کمبود مواد قابل ارتجاع، سیم زنگ زده می تواند مفید باشد. در این حالت عامل موثر از 50 تا 150 درصد افزوده می شوند. توزیع بار یک چرخ بر روی ریل، با فرض اینکه چرخ صاف باشد شصت درصد است.با کارگذاشتن ادوات تثبیت در عمق بیشتر، مقاومت در برابر کشش خاری از 4540 کیلوگرم به 5448 کیلوگرم افزایش می یابد. همچنین در مرکز تراوترس ممان منفی به 3459 کیلوگرم –متر می رسد.

2-7 چفت و بندها (ادوات تثبیت )

چفت و بندها همیشه نقطه ضعف در تراورسهای بتنی می باشد. در گذشته کشش تارها به سمت خارج و شکستگی و آسیب پذیری تراورس، باعث عدم موفقیت در کار بوده اند. طراحی اولیه تراورس با استفاده از بلوکهای چوبی که دز بتن زیر ریل فرو رفته و صفحه و ریل به وسیله به آنها پرچ متصل می شدند. در روش امروزی از عنصری در فونداسیون و یا از وسیله اینسرت (اینسرت وسیله ایی است که در بتن دفن می گردد و بیشتر برای بلند کردن قطعه استفاده می گردد (قلاب) در بتن استفاده می شود. گیره ها، پیچها و طرحهای مختلف گیره های فنری در بتن نگهداری شده و یا به وسیله اینسرت به داخل بتن وصل می شود و از طرف دیگر به کف ریل متصل می گردد. بدین ترتیب ریل در محل مربوط مهار می شود. قابل توجه است که خصوصیات AREA ملزم می کند که حداقل طولی که اینسرت باید در بتن باشند 7 سانتیمتر و نیروی مقاوم 5448 کیلوگرم در برابر کشش خارجی  است.

این روش متداول بین ریل وتراورس اتصالی صلب برقرار می سازد. بطوری که آنها یکپارچه عمل می کنند. استفاده از چفت و بست ثابت ایده جدیدی است که در طراحی ریل در آمریکا معرفی شده، و در آن اتصال تراورس به ریل به طور ثابت می باشد. در صورتی که در سیستم چوبی که از شکاف و بر آمدگی استفاده می گردد ریل آزادانه از روی تراورس بلند شده و در جهت مخالف تراورس اتصالی، خم می شود. در زیر بار محوري سنگین در تراورسهای بتنی این امکان وجود دارد که ریل تحت اثر امواج کافی پیش از چرخ و پشت سر از چرخ بلند شوند. که به این عمل

پمپاژ گویند. این موضوع که وزن تراورس بتنی جهت  جلوگیری از پمپاژ کافی است یاخیر مورد بحث قرار دارد.  برای جلوگیری از پمپاژ احتمالی و تضمین آزادی حرکت عمومی ریل می توان از چفت و بندهای آزاد ریل استفاده نمود. این چفت و بندها پیچ هایی هستند که فاصله بین بالای ریل و سطح زیرین پیچ 32/0 تا 48/0 سانتیمتر می باشد.

گیره های قابل ارتجاع که دارای واشرهای پلاستیکی هستند قادرند کمی آزادی به ریل در جهت حرکت عمومی دهند. چفت و بندهای آزاد ریل نیز احتیاج به مهار دارد. عایق بندی در محل اتصالات به وسیله قرار دادن ریل بر روی یک صفحه سخت پلاستیکی و یا لاستیکی و پوشاندن چفت و بند به بوسیله ماده ای از فایبر گلاس صورت می گیرد. چفت و بند ایده آل برای نگهداری ریلها، چفت و بند ساده می باشد.

چفت و بندهای مستقیم به ندرت دارای این سادگی هستند. معمولا از دو سه قطعه مختلف تشکیل یافته اند، یک چفت و بند خوب، باید علاوه بر سادگی، ریل را در  مقابل حرکت افقی و نیز واژگون آن محافظت نماید. در صورت عدم وجود مهار کنندگان، یک چفت و بند باید بتواند در هر تراورس و در هر ریل در مقابل نیروی 10896 کیلوگرم در امتداد طولی مقاومت نماید.

همچنین باید تناسبی بین جهش ریل و بالشتک تراورس وجود داشته باشند.

به نظر می رسد که رابطه ای بین سختی مهار کننده و سختی بالشتک تراورس وجود داشته باشد یک بالشتک نرم در ترکیب با یک چفت و بند ثابت،  در اثر بار، فشرده شده و باعث ایجاد نیروی مهار کننده در چفت وبند می گردد. در اینجا استفاه از بالشتک ثابت مطلوب می باشد. بالشتکهای نرم و گیرههای قابل ارتجاع در تحمل بارهای متوسط موفق بوده اند ولی در برابر بارهای سنگین، حرکت جانبی و نیز فرسایش بیش از حد از خود نشان می دهند. بالشتکهای سخت به همراه گیره های ارتجاعی تحت تاثیر بارهای سنگین ترافیک، بیشترین فشار را به تراورسها و زیر سازی وارد کرده و نیز از حرکات و واژگونی ریلها جلوگیری می نماید. شکستگی و یا بیرون آمدن اینسرتهای فرو رفته در بتن، یکی دیگر از اشکالات مهار کنندگان می باشد که باعث صدمه دیدن تراورسها شده و اگر با چرخها تماس حاصل نمایند باعث کاهش قابلیت ارتجاعی اینسرتها، در بتن مي شود. اين اينسوتها اگر ظاهرا آسیب ندیده باشند، باید مرمت شده ویا حداقل مورد بازرسی دقیق قرار گیرند. در محل اتصال اینسرت و بتن ممکن است ترکهایی مشاهده شود، نمونه هایی از چفت و بندها در شکل (2) نشان داده شده اند.

2-8تجربیات اخیر

مدلهای مختلف تراورس بتنی  که خصوصیات AREA را دارا می باشند، در محلهای مختلف مورد آزمایش قرار می گیرند. این امر هم در مورد طرحهای داخلی وهم در مورد طرحهای خارجی صدق می کند. مدلهای

شکل 2

جزو یک TR-7 ساخت امریکا، کاستین CC244 C کانادایی و دیگر مدلها در خط آهن آلاسکا سانتافی، چسی و نورفلک و ستون و همچنین در دات فاست و پوئبلووکلرادو، آزمایش می شود. بنابراین، این تراورسها در شرایط جوی و ترافیکی مورد استفاده و آزمایش قرار می گیرند. چندین شرکت راه آهن مانند فلوریدا ایست کوست، بلک مسا، لیک پاول، و کاتراس سیتی ساترن، صد در صد و یا اندکی کمتر، از تراورس بتونی استفاده می کنند. آمتراک اخیرا تصمیم به نصب 6/643 کیلومتر تراورس بتنی در کریدور شمال شرقی بین نیویورک و بستون گرفت و این تصمیم قابل بحث و تبادل نظر می باشد.

تجربیات، در آزمايش طرحهای اخیر نشان داده که در اکثر موارد هنگامی که بار کمی وارد می شود، آزمایش با موفقیت روبرو بوده است در این کار با ایجاد تجمع وزنهای چند تنی در قسمتهای مورد آزمایش، طرح جدید رضایت بخش بوده است در این آزمایش مشاهده شد که حتی اگر بالشتکها خرد شده و حرکت کننده سطح ریل همچنان سالم وقابل استفاده باقی می ماند.

شرکت CM دریافته است که استفاده از تراورسهای بتنی در کاهش چین خوردگی سطح ریل و در نتیجه افزایش عمر آن، در زیر بارها قطار در کوهستان موثر است. ریل را می توان بدون هیچگونه مزاحمتی تعویض نمود. در تمام قسهای بالاتر از چهار درجه از تراورسهای بتنی استفاده می شود طول عمر ریل نیز دو تا چهار سال افزایش می یابد. از آنجایی که ریل بر روی تراورسهای چوبی باید غالبا تعویض گردد، تعویض میخها در هر 2 یا 3 سال باعث از بین رفتن چسبندگی بین میخها و تراورس شده و باعث از بین رفتن تراورسها و صفحات می شود. تجربه و تئوری هر دو نشان می دهند که برای مقاومت در برابر حرکت تراورسها و جذب کشش، به یک سطح زیرین قوی، برای زیر سازی نیاز است.

علی الخصوص زمانی که در تراورس از بالشتک سخت استفاده شده باشد. فواصل تراورسها معمولا بین 96/60 تا 6/68 سانتی متر می باشد که در مسیر قوسی شکل،  از فواصل 96/60 استفاده می شود فاصله گذاری تابعی است از طول تراورس، و مقاومت تراورس و مقاومت خمشی تراورس بستگی دارد.

تجربه نشان داده است که برای تراورسهایی که نیاز به فواصل 2/76 استفاده می شود، فاصله گذاری 96/60 سانتیمتری لازم الاجراء باشد. این موضوع تحت بررسی و بازدید قرار دارد

تراورسهای بتنی که تا 363 کیلوگرم وزن دارند در تعادل موثر می باشند اما غالبا از یک شانه 48/30 سانتیمتری بالاست، علی الخصوص در قوسها و سیستم CWR استفاده می گردد تراورسهاي بتنی نیز ظرفیت سختی آنرا افزایش می دهند.

در یک خط آهن که از تراورسهای چوبی استفاده شده است ظرفیتش 1135 کیلو گرم متر بر متر می باشد که در حالت استفاده از تراورسهای بتنی می تواند ضرب سختی 3175 کیلوگرم تا 6810 متر بر متر داشته باشد.

2-9نصب و مرمت

در خطوط جدید اشکالات اندک در نصب تراروسها و یا در بازسازی ریلها بوجود می آید این اشکالات فنی ممکن است تنها در قسمتی از ریل بروز کنند. شرکت (سی برد کاست)[2] از ترکیبی از تراورسهای بتنی و چوبی استفاده نموده که موفقیت آمیز هم بوده است قبلا شرکت (کان زاس سیتی سادرن) [3] دو تراورس بتنی را جایگزین سه تراورس چوبی نموده و سپس در تاریخ دیگری، فواصل را تنظیم می کرد تنها مسئله این بود که تراورسهای بتنی در ریل، سختی بیشتری نسبت به تراورسهای چوبی ایجاد می کردند، قابلیت ارتجاعی تراورسهای چوبی می تواند باعث ایجاد شتابهای عمودی در تراورسهای بتنی مجاور شود که مقدار زیادی از بار را متحمل شده و بیش از اندازه کشش پیدا می کنند، برای حل این مشکل می توان تراورس بتنی را در یک بخش و تراورس چوبی سالم را به قسمت دیگر منتقل کرده در بخش مجزا استفاده نماییم.

2-10استفاده در خطوط سریع السیر

تراورسهای بتني پیش تنیده عملکرد خوبی در خطوط سریع السیر داشته اند و به مراقبت کمی نیاز دارند، بار چرخها معمولا کمتر از 6/453 کیلو گرم است. بنابراین تراورس از تراورسهای خطوط باری سبکتر باشد. انجمن APTA [4] گروهی از خصوصیات را جمع آوری کرده است. از 15 سیستم در حال عمل 9 تای آنها، ایده استاندارد کردن عبور و مرور سریع را تایید نموده اند.

تراورسهایی که با خصوصیات ابتدایی طراحی شده اند، مورد استفاده و آزمایش قرار گرفته اند خطوط CTA [5] شیکاگو و سیستم (بارت) در سانفرانسیسک و خطوط MBTA [6] در بستون تراورسهای بتنی را با موفقیت مورد استفاده قرار دادند سیستم MARTA [7] در آتلانتا با استفاده از تراورسهای بتنی در حال ساخت می باشد. تراورسهای MARTA که 259 سانتیمتر طول دارند، به فواصل 2/76 سانتیمتر قرار گرفته و ريلها توسط مهار كنندگان پاندرال، مهار مي شوند. پايه هايي كه به اينسرتهاي تراورس در فواصل پنج در میان پیچ شده اند، مهار کنندگان را در قبال 18/68 کیلو گرم وزن ریل مقاوم می سازنند. تخمین زده می شود که در ده سال آینده در عبور سریع السیر، 155000 واحد از این تراورسها نیاز باشد.

2-11توجه اقتصادی تراورسهای بتنی

حال می توان مقایسه ای بین تراورسهای بتنی و دیگر انواع تراورسها نموده، قیمت تراورس با نوع ساخت، روش نصب و تورم اقتصادی متغییر است، در کلیه ارزیابیها باید نمای هزینه ها در نظر گرفته شود اخیرا قیمت خرید یک تراورس بتنی 35000 ریال ذکر شده است. هزینه نصب ممکن است در محدوده 3000 تا 10000 ریال باشد. هزینه حمله و نگهداری و عوامل فروش به آنها افزوده خواهد شد اثر اقتصادی کامل یک تراورس بستگی به عمر مفید آن داشته و نیاز به مرور زمان برای اثبات این موضوع دارد بر خلاف روش متداول آمریکایی که شامل نوسازی قطعات و یا نوسازی نقطه ای می باشد. امتراک از روش مرمت کلی استفاده می کند.

روش بازسازی نقطه ای نیاز به کار بدنی و سرمایه کمتری دارد، افزایش بهای تراورسهای چوبی و اختلالات مداوم ریل به دلیل تعویض اجزاء عمر، کوتاهتر تراورسهای چوبی همچنین استفاده از قطارهای ریل گذاری در حالت مرمتهای کلی، می تواند استفاده گسترده از تراورسهای بتنی را توجیه نماید.

3-1نقاط ضعف ذاتی تراورسهای بتنی

تراورسهای بتن مسلح تک بلوکی پس از پیدایش اولیه آن بعد از سال 1920، نقاط ضعف جدی زیر را از خود نشان داده اند.

تمایل به شکسته شدن تحت تاثیر بارهای دینامیکی قطار و ترک خوردگی وسیع که باعث تخریب می شود.

مقاومت خستگی بسیار کم ناشی از تنشهای کششی زیاد در قسمت مرکزی تراورس، که اگر تنشها از حد مقاومت کششی بیشتر شوند. به در رفتن میلگردها منجر خواهد شد.

بمنظور بر طرف شدن این نقاط ضغف لازم است.

ریل گذاری طوری انجام شود که تماس مستقیم با تراورس وجود نداشته باشد، یعنی از یک ماده جذب کننده انرژی برای خنثی نمودن ضربه بار وارده استفاده شود. این نوع مواد شامل بالستکهای لاستیکی است که به نوبه خود استفاده از پابندهای ارتجای را لازم می گرداند.

استفاد از میلگرد های مسلح کننده ارزان با طول عمر برابر با بتن.

3-2 دو نوع تراورس بتنی

همراه با فن آوریهای بتن مسلح و بتن پیش فشرده، دو نوع تراورس بتنی بوجود آمد:

-تراورس بتن مسلح دو بلوکی [8] شامل دو قسمت بتن مسلح ذوزنقه ای که با یک میله به یکدیگر متصل شده اند.

- تراورس تک بلوکی [9]بتن پیش تنیده که می تواند بصورت پیش کشیده یا پس کشیده باشد بدلیل اینکه توزیع نیروها در زیر تراورس تنشهای بسیار کمی را در قسمت وسط نشان می دهد، می توان مصالح کمتری را با اطمینان در این قسمت از تراورس مورد استفاده قرار داد. به همین دلیل بتن قسمت وسط تراورسهای دو بلوکی با یک میله جایگزین شده است(که اساسا به منظور حفظ عرض خط می باشد)، در حالیکه در تراورسهای پیش تنیده (چون نمی توان راه حل فوق را مورد استفاده قرار داد) سطح مقطع تراورس را در قسمت وسط کوچک تر در نظر می گیرند.

تراورس دو بلوکی در كشور فرانسه ابداع گرديد و استفاده کنندگان اصلی آن عبارتند از: الجزایر، بلژیک، برزیل، دانمارک، یونان، مکزیک، هلند، پرتغال، اسپانیا، تونس و غیره.

تراورسهای تک بلوکی پیش کشیده در کشور انگلستان تولید شد و استفاده کنندگان اصلی آن عبارتند از: استرالیا، کانادا، مجارستان، عراق، ژاپن، نروژ، لهستان، آفریقای جنوبی، ایالات متحده، روسیه.

تراورسهای تک بلوکی پس کشیده در کشور آلمان تولید شد و استفاده کنندگان اصلی آن عبارتند از: اتریش، فنلاند، هند، ایتالیا، مکزیک، و ترکیه.

از تمام تراورسهای بتنی نصب شده جدید، 20 درصد آن دو بلوکی و 80 درصد تک بلوکی است کل تعداد تراورسهای بتنی که در سال در دنیا ساخته می شود در حدود 20 میلیون عدد می باشد.

استفاده از تراورسهای بتنی در مسیرهای منحنی شکل یک موضوع بحث انگیز است درخطوط راه آهن آفریقای جنوبی برای عرض خط متر یک و شعاع قوس کمتر از 300 متر از تراورس بتنی استفاده نمی شود از طرف دیگر راه آهن کانادا که حدود درجه حرارت زیاد (40 - تا 30 + درجه سانیگراد) را تجربه می کند در تمام قوسهای با شعاع کمتر از 870 متر که بسیاری از موارد زیر 200 متر است. تراورسهای بتنی نصب کرده و از ریلهای جوشکاری پیوسته و بدون تعریض در قوس استفاده می کند. تا اندازه ی می توان گفت که رویکردهای متفاوت ممکن است بدلیل وجد اشکالهایی در بعضی پابندها باشد.

3-3 تراورس بتن مسلح دوبلوکی

3-3-1ابعاد هندسی و مقاومت مکانیکی

شکل (3) خصوصیات هندسی تراورسهای بتن مسلح دو بلوکی 31 u-راه آهن فرانسه را که 180 کیلوگرم وزن دارد نشان می دهد میله اتصالی دارای مقطع Y یا L شکل است این نوع تراورس را می توان بطور کامل در هر کشوری تولید نمود. بجز میله اتصالی که وارد می شود. در خطوط بار متوسط و گروه های UIC 3,4, 5 مورد استفاده قرار می گیرد و سرعتهای تا 200 کیلو متر در ساعت برای بار محوری 19 تا 21 تن و سرعتهای تا 220 کیلومتر در ساعت برای بار محوری تا 17 تن روی آن قابل اجرا است.

شكل

تراورسهای دو بلوکی به ضخامت و مقاومت بالاست بیشتری نسبت به تراورسهای چوبی نیاز دارند. هر گاه این نیاز برآورده شود، از تراوسهای دو بلوکی نتایج رضایت بخشی حاصل خواهد شد. در حالیکه تراورسهای دوبلوکی روی بستر با کیفیت ضعیف قرار می گیرند دقت خاصی باید اعمال شود در این حالت ضخامت بالاست باید افزایش بیشتری داشته باشد.

در خطوطی که بارهای سنگین تر را حمل می کنند. (گروهای UIC 1,2) و سرعتهای بزرگتر از 200 کیلومتر در ساعت، نوع متفاوت و بزرگتر تراورس دو بلوکی مورد استفاده قرار می گیرد شکل (4) خصوصیات هندسی چنين تراورس را مربوط به راه آهن فرانسه به نام U-41 نشان می دهد این تراورس 260 کیلو گرم وزن داشته و در خط TGV که با سرعت 300 کیلومتر در ساعت حرکت می کند، بکار رفته است.

به خاطر میله اتصالی انعطاپذیر، تراورسهای دو بلوکی به نگهداری بیشتری در مدت استفاده نیاز دارند، طوریكه به عدم نشست ناهمگن دو بلوک و از بین رفتن عرض خط اطمینان حاصل شود.

شکل (4)

3-3-2 مزایا و معایب

تراورسهای دو بلوکی بدلیل وزن زیاد مقاومت جانبی رضایت بخشی را برای خط بوجود آورده و سرعتهای زیاد را مجاز می سازند. عرض خط را در محدوده مجاز تغییرات نگه داشته وعمر زیادی دارند. در هر کشوری می توان آنها را تولید و معمولا ارازن تر از تراورسهای چوبی هستند.

رفتار تراورسهای دو بلوکی، در صورتیکه بالاست دارای ضخامت و خصوصیات مکانیکی مناسب نباشد، کمتررضایت بخش خواهد بود. توزیع نیروها و انعطاف پذیري تراورسهای دو بلوکی نسبت به تراورسهای چوبی نیز کمتر رضایت بخش است  بعلاوه تراورسهای دو بلوکی نياز به اتصالات ارتجاعي دارند و بخاطر وزن زياد، حمل ونقل آنها مشكل است تراورس دو بلوكي) ( بر خلاف تراورس چوبی) جهت تامین عایقی لازم در ارسال علائم و کشش الکتریکی نیاز به لوازم مخصوصی دارد. توجه خاصی به رفتار میله اتصالی باید مبذول داشت. در صورتیکه این میله بطور مناسبی در محل خود قرار نگرفته باشد، ممکن است خطرات نگهداری را برای گروه کاری روی خط بوجود آورد، که در حالت تراورس تک بلوکی مرتفع گردیده است.

3-3-3عمر مفید

تراورس دو بلوکی عمر مفیدی حدود 50 سال را دارد.

3-3-4 تغییر شکل تراورس دو بلوکی

شکل (5) تغییر شکل تراورس دو بلوکی U-31 را برای کیفیتهای مختلف بستر((R, S₁, S₂,S₃ و ضخامت تکیه گاه خط نشان می دهد. مشاهده می گردد که تغییر شکل بسیار کمتر از تراورسهای چوبی است بنابراین درحالت بستر ضعیف، استفاده از تراورس در بلوکی باید با افزایش ضخامت بالاست دارای مقاومت مکانیکی کافی همراه باشد.

شكل

3-4 تراورس تک بلوکی بتن پیش تنیده

3-4-1ابعاد هندسی و مقاومت مکانیکی

خصوصیات هندسی تراورس

تک بلوکی بتن پیش تنیده

مشابه تراورس چوبی و مقاومت مکانیکی آن مشابه تراورس دو بلوکی است.

تراورس تک بلوکی

·          تنشهای متناوب را بهتر تحمل می کند، زیرا تنش وارد بر بتن همیشه بصورت فشاری است.

·          ارتفاع تراورس در قسمت وسط کمتر است، زیرا لازم نیست که مانند بتن مسلح معمولی میلگردها در فاصله حداکثر ممکن تا  تار خنثی قرار بگیرند.

·          در مقایسه با تراورس دو بلوکی، استفاده از میلگرد کاهش می یابد.

·          از نظر وزنی سبک تر از تراورس دو بلوکی است، حقیقتی که بهره حال مقاومت جانبی خط را  نیز کاهش می دهد.

تراورسهای تک بلوکی با خصوصیات هندسی بسیار متنوع یافت می شوند. ولی، تمام آنها دارای یک کاهش سطح مقطع در وسط هستند.

شکل (6) تراورسهای تک بلوکی راه آهن انگلیس و آلمان

جدول (1) خصوصیات هندسی تراورسهای تک بلوکی بتن پيش تنیده مورد استفاده در شبکه های مختلف راه آهن

جدول (2) خواص مکانیکی انواع مختلفی تراورسهای تک بلوکی بتنی پیش تنیده

شکل(6) خصوصیات هندسی تراورسهای تک بلوکی راه آهن انگلیس( با نیروی پیش تنیدگی اولیه برابر با 91/38 تن و نیروی پیش تنیدگی باقیمانده 1/32 تن) و راه آهن آلمان( با وزن 280 کیلوگرم نیروی پیش تنیدگی اولیه 5/32 تن و نیروی پیش تنیدگی باقیمانده 5/27 تن) را نشان می دهد. جدول (1) خصوصیات هندسی تراوسهای تک بلوکی مورد استفاده در شبکه های اصلی راه آهن دنیا و جدول (2) خصوصیات مکانیکی تراورسهای تک بلوکی شبکه های مختلف راه آهن را نشان می دهد.

یکی از مسائل اساسی در طراحی تراورسهای تک بلوکی ، نسبت حداکثر لنگر خمشی M_cr که تراورس می تواند تحمل کند به حداکثر لنگر خمشی M_max است که در تراورس ایجاد می شود این نسبت مقادیری بین 3/1 تا 8/1 را بخود اختصاص می دهد.

3-4-2مزایا و معایب

تراورسهای تک بلوکی رفتاری مشابه تراورسهای دو بلوکی دارند. این تراورسها عرض خط را به نحو رضایت بخشي ثابت نگه داشته و عمرطولانی دارند. در ضمن به اتصالات ارتجاعی و لوازم مخصوص جهت ارسال علائم نیاز دارند.

بهره حال، تراورسهای تک بلوکی نیروها را بهتر از تراورسهای دو بلوکی توزیع می کنند، ولی نه به خوبی تراورسهای چوبی، مقاومت جانبی آنها کمتر از تراورسهای دو بلوکی ولی بیشتر از تراورسهای چوبی است، همچنین تراورسهای تک بلوکی یک سطح همواری را برای بازرسی گروه نگهداری فراهم می کنند.

3-4-3 عمر مفید

تراورسهای تک بلوکی عمر مفیدی حدود 50 سال دارند.

جدول مقایسه مقدار مصالح وهزینه تمام شده تراورس بتن یکپارچه پیش تنیده و دو تکه

تحقیق درباره فناوری نانو

مقدمه

فناوري نانو نقطه تلاقي اصول مهندسي، فيزيك، زيست شناسي، پزشكي و شيمي است و به عنوان ابزاري براي كاربرد اين علوم وغني سازي آنها درجهت ساخت عناصر كاملا جديد عمل مي كند. فناوري نانو منجر به انقلاب فناوري در هزاره جديد خواهد شد و كاربردهاي آن پتانسيل زيادي دارد كه جهان را تحت تاثير قرار خواهد داد، از كالاهاي مصرفي گرفته تا الكترونيك، اطلاعات، زيست فناوري، صنايع هوا فضا، محيط زيست و پزشكي.

تمام بخش هاي اقتصادي نيز بطور عمده با فناوري نانو در ارتباط مي باشند. در آمريكا، اروپا، استراليا، و ژاپن، تحقيقات مختلفي توسط دولت وبخش خصوصي به منظور افزايش تحقيقات و پيشرفت در فناوري نانو صورت گرفته و در اين زمينه صدها ميليون دلار سرمايه گذاري شده است. تحقيق و توسعه در فناوري نانو براي تغيير در روش طراحي، تحليل و ساخت بسياري از توليدات مهندسي لازم است بنابراين براي استفاده از تمام ظرفيت هاي فناوري نانو براي كمك به جامعه لازم نيست نيروي كار مورد نياز براي تحقيق،  توسعه و ساخت فراهم باشد و اين موضوع نيازمد آموزش دانشجوياني با دانش وتخصص لازم توسط دانشگاه هاست.

ازسوي ديگر در حالي كه دولت ها وبسياري از كسب و كارهاي سراسر جهان به خوبي از اثرات بالقوه فناوري نانو باخبرند، هنوز اكثريت مردم و كسب و كارها درك نكرده اند كه فناوري نانو چيست و چرا مهم است.

عمده مشكلات در نحوه اطلاع رساني اين موضوع كاملا فني(كه توسط متخصصين دانشگاهي توسعه يافته است) به عامه مردم است به منظور ارتقاي درك فناوري نانو، دولتها و شركت ها بايد تلاش بيشتري را براي مرتبط كردن آنچه در آزمايشگاه هايشان رخ مي دهدف به زندگي واقعي شهروندان معمولي صورت دهند. بر خلاف فناوري اطلاعات،كه محصولاتشان را مي توانستيد در جيب گذاشته و با آنها به اينترنت متصل شده يا ايميل بفرستيد، فناوري نانو به عنوان يك فناوري بنيادين خيلي كمتر ملموس مي باشد.

هنوز هم اين تلقي عمومي وجود دارد كه فناوري نانو علمي مربوط به آينده و روبات هاي كوچك است. در حالي كه فاصله اي عميق بين صورت گرفته از فناوري نانو و واقعيت كاربردي نانو علم در فرآيند صنعتي وتجاري وجود دارد. و اين چيزي است كه علاوه بر متخصصين هر رشته، عامه مردم نيز بايد از آن آگاه باشند.

حركت جهاني به سمت فناوري نانو

در سال 2004، 51 كشور در برنامه هاي تحقيق و توسعه فناوري نانو سرمايه گذاري كرده اند. كل هزينه هاي تحقيق وتوسعه در جهان حدود 12 ميليارد دلار آمريكا مي شود. عمده ترين زمينه تحقيقات در پروژه هاي امنيتي و دفاعي مي باشد.

سايت hkc22.com گزارش هايي را از بازارهاي جهاني فناوري نانو در 3 سال منتشر كرده است و هر 6 ماه گزارشي تكميلي در اين زمينه ارائه مي كند. آخرين نتايج نشان مي دهد كه در بخش خصوصي و دولتي ميزان سرمايه گذاري 25 درصد افزايش داشته است و كل سرمايه گذاري انجام شده رقمي معادل 12 ميليارد دلار آمريكا برآورد مي شود.

حدود 4000 پروژه تحقيقاتي درحال انجام اند كه تقريبا 40 درصد آنها در شركت ها و موسسات تحقيقاتي مشترك است. بيشترين افزايش نرخ سرمايه گذاري در زمينه هاي امنيتي، دفاعي و نظامي بوده است.

نتيجه گيري

فناوري نانو فرصت هاي سرمايه گذاري فراواني را بوجود خواهد آورد. بواسطه فوايد اقتصادي و تكنولوژيكي بالقوه اي كه اين فناوري ايجاد خواهد كرد بخش هاي مختلف جامعه جهاني خواهان بهره برداري مناسب از آن براي پيشرفت خود در جنبه هاي گوناگون هستند. در نتيجه كشورها براي فرصتهاي شغلي ايجاد شده در
آينده اي نزديك به نيروي كاري فعالي و آموزش ديده در زمينه فناوري نانو نياز خواهند داشت. اين امر جامعه علمي را با چالش هايي مواجه خواهد كرد. چالش واقعي آموزش دادن واقعيت هاي فناوري نانو به جوامع تجاري وعموم مردم است. ساختار برنامه هاي آموزشي فعلي دانشگاه هاي دنيا براي آموزش فناوري نانو مناسب نيست. از اينرو لازم است برنامه هاي آموزشي دانشگاه ها متناسب با نياز به گسترش اين فناوري تغيير داده واصلاح شود.

عموم مردم نياز دارند به نحو ساده اي دريابند، كه فناوري نانو يك فناوري سطح بالا است و همچون هر فناوري ديگري داراي خطرات و مزايايي است. اين فناوري ها در زمان هاي مختلف به بلوغ خواهند رسيد و لازم است روشن شود كه اين خطرات و مزايا كداميك هم اكنون رخ دادن است و كدام مورد در زماني در آينده رخ خواهد داد.

عمده مسئوليت اين آموزش دهي بر عهده دولت هها و كسب و كارهاست. كه نيازمند آموزش دادن نيروهاي فعال مي باشند. به محض اين كه همه ما در مورد واقعيات فناوري نانو اطلاع كافي پيدا كنيم، همه ما براي حصول داراز مدت اكثر اين منافع فراوان وگاها انقلابي آماده خواهيم شد.

عواملي كه حركت به سمت اهداف بلند مدت فناوري نانو در فاصله زماني كمتر از 20 سال را ميسر مي سازد عبارتند از:

ايجاد مراكز فناوري نانو چند رشته اي در داشنگاه ها، دوره هاي ليسانس، فوق ليسانس و دكتراي متمركز بر روي فناوري نانو و برنامه ها و گروه هاي تحقيقاتي چند رشته اي در دانشگاه ها.سخن آخر آنكه فناوري ما را مجبور به تعريف دوباره مفاهيم (آموزش، متخصص و مهندس) خواهد نمود و براي اين تعريف مجدد لاز م است تغييري اساسي در سيستم آموزشي دانشگاه ها و مدارس ما بوجود آيد. دولت، صنايع و دانشگاه ها نيز بايد در آموزش دانشجويان در زمينه فناوري نانو به همديگر همكاري نمايند.

زمينه هاي اصلي توسعه نانوتكنولوژي  در روسيه:

نتايج علمي موثر تر مي توانند در زمينه هاي مختلف زير بدست آيند:

در ايجاد سطوح سخت و چند لايه اي توسط طيف الكتروني داده شده و كليه خصوصيات الكتريكي، اپتيكي، مغناطيسي و غيره، طراحي آنها در برري سطح اتم (بطور مثال توسط بخش Engineering و عملكرد امواج Engineering) و استفاده از تكنولوژيهاي مدرن سطح بالا (انواع مدلهاي ملكولي- دسته اي و ملكولي- شيمايي، اپي تاكسي، ليتوگرافي الكتروني، متدهاي تكنولوژيكي ميكروسكوپي تونلي) كه در نتيجه از نظر اصولي به دستگاههاي و تجهيزاتي دست پيدا مي كند كه براي تحقيقات و كاربردهاي مختلف از جمله در زمينه: ماوراء شكبه اي، گودالهاي كوانتمي، نقطه ها و نخ ها، اتصالات كوانتمي، كلاسترهاي اتمي، كريستالهاي فوتوني و ساختارهاي گردش تونلي بكار گرفته مي شود.

(Nanostructre)

در ليتو گرافي ماوراي بنفش حدنهايي، بر اساس استفاده از طول موج برابر با 13.5 نانومتر كه مي توان باعث ايجاد يك سيستم حسابگر نانوالكتروني با ظرفيت بسيار بالا شد و وارد جهان دقتهاي اتمي گردد.

در پايه و اساي ميكروالكترومكانيك پيوستگي ميكروطراحي هاي سطحي در تكنولوژي ميكروالكتروني مورد استفاده قرار مي گيرد، اين پيوستگي با طراحي ظرفيتي و بكارگيري نانو ماد جديد، تاثيرات فيزيكي،LIGA تكنولوژي بر اساس پرتوهاي سينكروتوني همراه است. پرتوهاي سينكروتوني به نوبه خود باعث دسترسي به ساخت ميكروموتورها، ميكروپمپها براي بكارگيري در ميكورفلويدبكها، ميكرواپتيكها مي شود و همچنين در سنسورهاي بسيار حساس با كميتهاي فيزيكي مختلف از جمله: فشار، سرعت، درجه حرارت بكار گرفته مي شوند و همچنين مي توانند باعث ساخت دستگاههاي نهفته درخود وضد ويروس و ضد التهابي موثر

پودرهاي نانويي با انرژي سطحي بالا از جمله مغناطيس، براي سختي آلياژها، ساخت المنتهاي حافظه اي صوتي- تصويري، افزودنيها به كودهاي شيميايي، علوفه جات، مايعات مغناطيسي و رنگها

نانو مواد پليمري و مواد غشايي براي سيستمهاي مغناطيسي واپتيكي غير خطي، سنسورهاي گازي، بيوسنسورها و غشاهاي كمپوزيتي با لايه هاي فراوان.

پليمرهاي پوشاننده براي پوششهاي حفاظتي غير فعالي، آنتي فراكشش، انتخابي و روشنايي دهنده.

نانو ساختراهاي پليمري براي صفحه هاي انعطاف پذير

صفحه سگنتوالكتريكي دو بعدي دستگاههاي حافظه داري كه به انرژي بستگي ندارند.

نانو مواد كريستالي مايع براي نمايشگرههاي اطلاعاتي قوي

دور نماي استفاده از نانو تكنولوژي

در ماشين سازي:

افزايش اثر ابزار آلات برنده (برش دهنده) و پرداخت كاري به كمك امولسيونها و پوششهاي مخصوص بكارگيري وسيع طراحيهاي نانو تكنولوژيكي در مدرن سازي دستگاههاي با دقت بالا، متدهاي اندازه گيري موضعي با استفاده از نانو تكنولوژي باعث تامين تسهيل جهت برش با ابزار آلات مي شوند، كه اين برش بر اساس اندازه گيري اپتيكي سطح پرداخت كاري شده قطعه و سطح پرداخت كننده ابزار برش دهنده در پروسه تكنولوژيكي انجام مي شود.

براي مثال اين روش امكان كاهش خطاي پرداخت كاري را از 40 ميكرومتر تا صدها نانومتر با يك دستگاه روسي به قيمت 1200 دلار را فراهم مي سازد و هزينه مدرن سازي آن بيش از 3000دلار نخواهد بود قيمت همين دستگاه در كشورهاي اروپايي از 300 تا 500 هزار دلار مي باشند.

استفاده از نانو مواد با پرداخت كاري دقيق و بازسازي سطوح را مي توان به ميزان بالاي (15 تا 4 برابر) در حمل ونقل اتومبيل وهمچنين كاهش هزينه ههاي بهره برداري ( از جمله هزينه سوخت)، بهبود كليه پارامترهاي فني (كاهش صدا، دفع مواد زيان آور) فراهم كرد و موفقيتهاي بسياري را هم در بازارهاي داخلي و هم خارجي بدست آورد.

در الكترونيك و اوپتوالكترونيك:

گسترش امكانات سيستم هاي راديو- راداري با استفاده از شبكه هاي آنتن با ترانزيستورهاي كم صدا بر اساس نانو ساختارها و خطوط ارتباطاي رشته اي- اپيتيكي با قدرت عبوري بالا با استفاده از فتو گيرنده ها وليزرهاي تزريقي در ساختارها با نقاط كوانتومي ساخت ليزرهاي تزريقي قوي، مقرون به صرفه بر اساس نانو ساختار براي انتقال ليزرهاي مقاوم، در سيستمهاي فمتو ثانيه اي مورد استفاده قرار مي گيرند.

در انفورماتيك:

افزايش چند برابر ظرفيت سيستمهاي انتقال، پرداخت كاري و حفاظ اطلاعات و همچنين طراحي و شيميايي را ظرف مدت 5 تا 6 ماه تا دستيابي كامل به وضعيت ميكروفلوري خالص خاك، پاكسازي نمود.

تجزيه و تحليل تجربه جهاني در تشكيل برنامه هاي ملي ومنطقه اي در زمينه هاي علمي- فني گواهي بر نياز بروز مسائل كليدي در طراحي نانو مواد ونانو تكنولوژي در روسيه مي باشد.

مساله اول:

تشكيل مجموعه اي، مصرف كنندگان آن بتوانند بالاترين كار آيي را از بكارگيري دستاوردهاي پيشرفته بدست آورند مصرف جامعه را ابتدا بايد مشخص و سپس در جهت رشد وتوسعه نانو تكنولوژي كه بتوانند بر اقتصاد، توليد، بهداشت، اكولوژي، آموزش، دفاع وامنيت تاثير گذار باشد، را شكل داد.

مساله دوم:

افزايش كارآيي استفاده از ماتريال ونانو تكنولوژي در مرحله اول قيمت ماتريالهاي معمولي خواهد بود، اما كارآيي بالاي استفاده از آنها سود قابل توجهي به همراه خواهد داشت به همين دليل نياز به سرمايه گذاري دراز مدت در بخش علمي تحقيقاتي- تجربي ساختماني در زمينه نانومتريال ونانو تكنولوژي با انتخاب راههاي علمي سازي برنامه مربوط به آن مي باشد. دولت علاقمند توسعه سريع اين برنامه مي باشد به همين دليل دولت بايد مسئوليت تامين هزينه هاي اصلي براي تحقيقات پايه اي و كاربردي ايجاد فن آوري را بعهده گيرد.

مساله سوم:

طراحي تكنولوژي صنعتي جديد براي بدست آوردن نانو مواد كه امكان در اولويت بودن روسيه را در علم و توليد مي دهد.

مساله چهارم:

تامين ورود از ميكرو تكنولوژي به نانو تكنولوژي و اتمام طراحيهاي نانو تكنولوژي تا توليد صنعتي مخصوصا در بخش الكترونيك وانفورماتيك.

مساله پنجم:

توسعه گسترده تحقيقات پايه اي در تمام بخشهاي علمي- فني كه با توسعه نانوتكنولوژي در ارتباطات مي باشند.

مساله ششم:

ايجاد زير بناهاي تحقيقاتي از جمله:

ايجاد مراكز استفاده گروهي با تجهيزات تكنولوژي و تشخيص منحصر بود

اشباع سازمانهاي توليدي، باتجهيزات و دستگاه ها وابزار آلات پيشرفته جهت پيشبرد دستگاه ها و ابزار آلات پيشرفته جهت پيشبرد كارهاي مربوط به نانوتكنولوي

تامين دستيابي كادر فني به منابع سينكروتروني ونوتروني (هم روسي و هم خارجي)

طراحي مترولوژي مخصوص واستاندارد دولتي در بخش نانوتكنولوژي  

توسعه فيزيكي وتجهيزاتي

روشهايي براي تشخيص مناسب در نانو مواد بر پايه ميكروسكوپ هاي الكترونيك قوي

روشهاي راديولوژيكي بسيار حساس با استفاده از اشعه سينكروتروني، استفاده از ميكروسكوپ الكتروني براي آناليز شيمايي

فعاليتهاي توسعه نانوتكنولوژي  مي توانند به صورت زير هماهنگ شوند:

در مراحل اول (شروع از سال 2005) گنجاندن برنامه تحقيقات طراحي توسعه علم و فن در بخشهايي كه الويتهاي بيشتري در تركيب برنامه هاي علمي- فني كلي فدرايتودارند. از سال 2003 تا 2006، تشكيل بخشي اختصاصي در مورد توسعه فعاليتهاي مه مربوط به ايجاد واستفاده از نانوتكنولوژي  مي باشد كه در آن منابع معنوي، سرمايه اي، ماتريالي- فني نهفته شده اند.

در مرحله اول با توجه به ابعاد مسئله در زمينه توسعه تحقيقات پايه اي به فعاليتهاي كاربردي تكنولوژيكي وايحاد زير بناي نو آوري، برنامه واحدي را در سطح فدرالي از 2006 تا 010 طراحي نمود كه شامل برنامه هايي باشد كه توسط ارگانها زير مجموعه ها وديگر بخش هاي دولتي تحت عنواتن نانوتكنولوژي  عملي گردد.

و تحقيقات كاربرديوبكارگيري پايه اي، طراحي ها وتحقيقات كاربردي وبكارگيري وهماهنگي توليد باشد وهمچنين مواردي كه ارتباط با آموزش و جذب كادر متخصص دارد. آماده سازي و به تاييد رساندن اين برنامه مي توانست از سال 2004 شروع ونسخه نهايي تا سال 2005 معرفي گردد.

ترتيب هماهنگي هاي پيشنهادي و اجراء فعاليتهاي مشروط به اين است كه، امروزه توسعه نانوتكنولوژي  به عنوان يك جهت علمي- فني در بسياري از موارد هنوز در مرحله تشخيص و اكتشاف مي باشد و يافتن راههاي ممكنه براي اجراي علمي آن تحت بررسي است و نياز به دستيابي به نتايج عملي با كاربرد بالا نيز هست، به همين دليل نياز فعالانه دولت در اين پروژه و روشهاي و حمايتهاي آن مي توانند بسيار مثمر ثمر باشد. نتايج اجرايي برنامه ملي، بايد باعث مجهز شدن بخشهاي تخصصي صنعتي بر اساس بكارگيري گسترده انوتكنولوژي گيرد.

براي طراحي واجراي عملي كليه موارد ذكر شده، هماهنگي ارگانهاي دولتي براي حل مسائل مربوط توسط علوم و اقتصاد روسيه نياز به ايجاد يك هيات بين سازماني و بين اداري در زمينهن نانوتكنولوژي  مي باشد در تركيب اين هيئت بخشهاي مربوط آن بايد محققين و متخصصين آكادمي علوم وصنعت، ارگانهاي اجرايي دولتي فدرال ونمايندگان بخشهاي تجاري حضور داشته باشند.

موارد اشاره شده به آن ميز گردي به نام نانوتكنولوژي  در 20 متاه مي 2004 در چارچوب نمايشگاه تكنولوژيهاي پيشرفته قرن 21، مطرح شد، كه وزارت علوم و آموزش عالي فدراسيون روسيه هماهنگ كننده آن بود.

روش هاي تهيه نانوپودرهاي سراميكي

مقدمه

بي شك رويكرد جديد به مقوله نانو و خواص فوق العاده اي كه در ابعاد نانومتري به دست مي آيد انقلابي شگرف در علم مهندسي مواد و به خصوص دانش سراميك  را سبب شده است. با توجه به اينكه فرآيند توليد سراميك هاي مهندسي و سازه اي همواره متكي بر استفاده از مواد اوليه اي با درجه خلوص وهمگني بالا و پودري داراي اندازه و توزيع اندازه دانه مناسب است ونيزبا در نظر گرفتن خواص منحصر به فرد نانوپودرها پرداختن به روش هاي توليد نانوپودرهاي سراميكي ضروري به نظر مي رسد. همان گونه كه مواد نانومتري كاربردهاي مختلفي دارند، روش هاي سنتز مختلفي نيز براي اين مواد ابداع و به كار گرفته شده است. در اين مقاله تلاش شده است تا تعدادي از روش هاي مطرح در زمينه سنتز مواد نانومقياس مورد بحث و بررسي قرار گيرد

مواد نانومقياس را مي توان از دو روش سنتز از بالا و سنتز از پايين تهيه كرد. اين بدين معناست كه مي توان يك ساختار نانو مقياس را با جمع كردن و چيدن اتم ها و يا با شكستن و خردايش ذرات درشت تر تهيه كرد (شكل 1). بنابراين براي سنتز مواد نامقياس نياز به تلفيق روش هاي فيزيكي و شيميايي مختلفي است.

روش هاي توليد مواد نانوساختاري

روش هاي مختلفي براي رسيدن به مواد نانو ساختاري وجود دارد كه اين روش ها از لحاظ ترموديناميكي، به صورت تعادلي و غير تعادلي امكان تهيه چنين ساختارهايي را به محققان داده است.

خردايش مكانيكي يك روش مرسوم ومثال واضحي از تكنيك بالا به پايين در سنتز مواد نانوساختاري است كه بر خلاف روش پايين به بالا مواد از خوشه هاي اتمي اوليه تشكيل نشده و تنها از طريق خرد شدن، و تغيير فرم پلاستيك شديد اين مواد تهيه مي شوند. به دليل سهولت تجهيزات نسبتا ارزان قيمت (در مقياس آزمايشگاهي) و قابليت سنتز اكثر مواد، اين روش كاربرد فراواني يافته است. در عين حال مي توان اين روش را به سادگي براي توليد در مقياس صنعتي به كار گرفت. عمده محدوديت هاي اين روش، آلودگي ناشي از محيط و اتمسفر آسياب و نيز متراكم شدن و آلگومره شدن ذرات در حين آسياب است.

در اين فرايند معمولا از آسياب هاي ماهواره اي با انرژي بالا، استفاده مي شود. نانوذرات بر اساس تنش هاي برشي وارده بر ذرات توليد مي شوند. انرژي دستگاه از طريق گلوله هاي آسياب به ذرات وارد مي شود (شكل 2) ميزان انرژي به سرعت لغزش، اندازه و تعداد گلوله ها، نسبت وزني گلوله به پودر، زمان آسياب واتمسفر آسياب بستگي دارد. به طور مثال بيان شده كه آسياب واتمسفر آسياب بستگي دراد به طور مثال بيان شده كه آسياب در محيط مايعات سرمازا، سبب افزايش تردي پودر مي شود. از سوي ديگر از اكسيد شدن ذرات حساس به اكسيداسيون بايد جلوگيري شود، به همين منظور توليد برخي مواد به خصوص مواد غير اكسيدي در اتمسفر خاصي صورت مي پذيرد. در صورتي كه انرژي به ميزان كافي وجود داشته باشد، مي توان كامپوزيت همگني از اجزاء مختلف را در ابعاد نانومتري تهيه كرد. بر اساس انرژي آسياب ونيز ترموديناميك واكنش هاي رخ داده مواد به صورت بلوري ويا آمورف و تك فاز و يا چند فاز سنتز مي شوند. در اين روش براي خردايش از مواد داراي سختي بالا (شكل 3) مانند AL₂O₃  و ZrP₂ به عنوان گلوله استفاده مي شود]1[

2- سنتز به روش شيمي تر

سنتز شيميايي مواد نانومتري مي تواند به دو طريقه سنتز بالا به پايين وسنتز پايين به بالا انجام گيرد. به عنوان مثال اچ كردن تك بلورها در يك محلول مناسب و يا سنتز سيليكون به روش اچ الكتروشيميايي از روشهاي بالا به پايين مي باشند. تكنيك هاي سل-ژل و رسوب از فاز مايع كه در آنها مي توان با يك ماده آغازين مناسب به تركيب نانوساختاري مورد نظر دست يافت از روش هاي پايين به بالا به حساب مي آيند. در ادامه برخي از روش هاي مطرح از اين گروه، معرفي مي شود.

2-1 سل = ژل

فرايند سل- ژل متداولترين روش شيميايي براي توليد مواد نانومتري است. در اين فرايند يك شبكه غير آلي به صورت يك سوسپانسيون كلوئيدي (سل) تهيه شده و در نهايت طي فرايند تشكيل ژل، فاز مايع از آن خارج مي شود. ماده آغازين اين روش فلزات حاوي ليگاندهاي فعالي ويا ذرات كلوئيدي اكسيدي پخش شده در محيط آب و يا اسيد رقيق مي باشد. با كنترل فرايند تبديل سل به ژل مي توان اندازه و شكل ذرات را كنترل كرد و درنهايت با كلسيناسيون ژل، مي توان اكسيد ماده مورد نظر را توليد كرد.

دو روش اصلي براي سنتز ژل در دماهاي اتاق وجود دارد يكي از اين روش ها استفاده از ذرات كلوئيدي تركيب مورد نظر مي باشد كه به طور پايداري تشكيل سل داده است وطي فرايند تغيير غلظت نمك و يا PH محيط به صورت شكبه اي ژل مانند استحصال مي شود. روش ديگر استفاده از آلكوكسيدهاي فلزي حل شده در محيط الكل است كه در گام اول سل حاصل طي فرايند هيدروليز، كه سبب جانشيني گروه هاي OH- به جاي گروههاي OR مي شود، به صورت ژل رسوب مي كند. جزئيات روش سل= ژل در شكل (4) به خوبي نشان داده مي شود.

در شكل (5) فرايد سنتز پودر زير كونياي پايدار شده به روش سل- ژل نشان داده شده است. معمولا در حين دهيدارته كردن، ژل اكسيدي زينتر شده و رشد دانه در آن نيز رخ مي دهد. براي جلوگيري از اين صدمات وعيوب سعي مي شود قطعه حاصل در دما و فشار خاصي دهيدارته شود. عمده دليل توجه به اين روش، سنتز مواد غير آلي نظير شيشه ها، شيشه سراميك ها و يا مواد سراميكي در دماي خيلي پايين به نسبت به ساير روش هاست.

2-2 واكنش هاي جامد- مايع

ذرات بسيار ريزدانه از طريق رسوب از محلول نيز توليد مي شوند كه به طريقه جوانه زني و رشد در محلول پيش مي رود. به طور مثال مي توان به پودر TiO₂ با اندازه ذرات nm 300-70 حاصل از رسوب محلول تترا ايزوپرويوكسايد تيتانيم و نيز پودر ZnS حاصل از واكنش محلول نمك روي با تيواستاميد اشاره كرد ]11[.

3- سنتز از فاز گاز

كليه روش هايي كه در آن پودر از واكنش يك يا چند گاز به دست مي آيد، جزء اين گروه محسوب مي شوند. در اين روش به دليل كنترل دقيق شرايط سنتز، توانايي كنترل اندازه، شكل و تركيب شيميايي پودر بالاست. قبل از توضيح برخي از روش هاي سنتز از فاز گازي به برخي از جنبه هاي كلي اين تكنيك اشاره مي شود. با استفاده از روش رسوب شيميايي بخار (CVD)، بسته به كاربرد مورد نظر، مي توان با كنترل شرايط پودري با تركيب همگن و يا غير همگن سنتز كرد. در روش CVD همگن، ذرات در درون فاز گاز تشكيل شده و به دليل نيروي محركه ناشي از گراديان دمايي به طرف بيرون رشد مي كنند. ولي در روش CVD غير همگن، جامد روي سطح يك زير پايه كه نقش كاتاليزور را دارد تشكيل مي شود.

روش سنتز از فاز گازي مدام در حال توسعه و تغيير و تحول مي باشد. مزاياي ذاتي اين روش عبارتند از:

-         كنترل دقيق اندازه، شكل، درجه بلوري بودن و تركيب شيميايي پودر حاصل

-         خلوص بالاي محصول نهايي

-         كنترل راحت مكانيزم هاي واكنش

اين روش مبتني بر تشكيل خوشه هاي كوچكي از اتم هاست و از متراكم شدن اين خوشه ها نانوپودر توليد مي شود. تراكم خوشه ها زماني كه بخار فوق اشباع شود در داخل آن خوشه هاي اتمي تشكيل شده باشند، رخ مي دهد.

3-1 سنتز از فاز گاز در كوره

استفاده از كوره ساده ترين شكل سنتز از فاز گاز و مطلوب براي مواد با فشار بخار بالاست. انرژي حرارتي به روش قوس الكتريكي و يا توسعه اشعه الكتروني به ماده اوليه داده مي شود. اتم هاي ماده اوليه بخار شده و وارد محيط راكتور مي شوند. اتمسفر محيط خنثي و يا حاوي گاز واكنش دهنده است. براي مواد با فشار بخار پايين، از ماده آغازين مناسبي مانند تركيبات آلي- فلزي استفاده مي شود اتم هاي داغ بخار شده از ماده آغازين با ايجاد جوانه همگن سبب كاهش انرژي سيستم شده و در نهايت متراكم مي شوند (شكل 7). براي سنتز كامپوزيت پودري- گازهاي مختلفي را وارد محفظه راكتور مي كنند. عامل محترك رشد جوانه هاي ايجاد شده فوق اشباع ماند ناحيه بخار است با كنترل سرعت خروج جوانه ها از محيط فوق اشباع  مي توان اندازه ذرات را كنترل كرد. انداره و نحوه توزيع خوشه هاي اتمي به پارامترهاي زير بستگي دارد:

1-سرعت تبخير شدن (ميزان انرژي اعمالي به سيستم)

2- سرعت متراكم شدن

3- سرعت خروج خوشه ها

به دليل سادگي اين روش، امكان تبديل آن از مقياس آزمايشگاهي به صنعتي وجود دارد.

3-2 پيروليز پاششي با استفاده از شعله

در اين روش ماده آغازين به صورت ذرات ريز در آورده شده (پودر شده) وتركيبات زايد آن در معرض شعله مي سوزد. براي مثال در اين روش ZrO₂ از ماده آغازين Zr(CH₃CH₂CH₂O)₄ به دست مي آيد. از سوي ديگر با تغيير شعله مي توان مواد مختلفي را سنتز كرد. به عنوان مثال تتراكلريد سيليسيم با قرار گرفتن در معرض شعله اكسيدي هيدورژن توليد ذرات نانومقياس SiO₂ مي كند (شكل 8). محدوده اندازه ذرات حاصل از اين روش در حدود 40-7 نانومتر است.

با تغيير نوع شعله به شعله انفجاري مي توان محصولات نانومقياس در حجم انبوه توليد كرد، به همين منظور ماده آغازين را در محفظه اي با مخلوط گازهايي چون اكسيژن و استيلن و يا اكسيژن وهيدروژن تركيب مي كنند. در اثر انفجار، انرژي لازم براي سنتز مواد ايجاد مي شود. از معايب اين روش آگلومره شدن محصول نهايي است. براي كنترل انداره ابعاد محصول نهايي بايد شعله كاملا يكنواخت و كنترل شده باشد. با توجه به اكسيدي بودن محيط سنتز، اين روش براي توليد پودرهاي اكسيدي مناسب است.

3-3 فرايند چگالش از گاز

در اين روش يك فلز يا يك ماده معدني بر اثر حركت ناشي از اعمال اشعه الكتروني و ياجرقه در فشار mbar 50-1 در محيط گازهايي چون آرگون، نئون وكريپتون عمگن ايجاد مي شوند تو با ملحق شدن اتم هاي ديگر رشد خوشه ها امان پذير مي شود. با تغيير فشار گاز مي توان زمان قرار گرفتن رشد ذرات را نيز تنظيم كرد. بيان ساده اي ازنحوه سنتز پودر نانومتري به روش مذكور در شكل (9) نشان داده شده است.

توزيع اندازه ذرات پودر حاصل از يك توزيع نرمال تبعيت مي كند. براي جمع آوري ذرات تهيه شده از يك چرخ دورا خنك شونده به وسيله نيتروژن مايع بهره گرفته مي شود. اندازه ذرات در محدوده nm 50-2 بوده و در ضمن پودر حاصل آلگومره نيست.

4 چگالش بخارات شيميايي

همان گونه كه در شكل (10)  ديده مي شود، بر خلاف روش قبل در اين روش از يك ديواره داغ راكتور استفاده شده است. بسته به پارامترهاي فرايند مي توان جوانه زني نانو ذرات را در اين روش كنترل كرد.

در روش هاي جديد چگالش بخارات شيميايي (CVC) تلاش مي شود كه با بهينه كردن پارامتر هاي موثر، جوانه زني همگن ذرات در جريان گاز را تشويق نمايند. به طوري كه مشخص شده است كه با تنظيم زمان ماندگاري در راكتور مي توان به اين مهم دست يافت. زمان ماندگاري را مي توان با كنترل فشار گاز ورودي ونيز دماي ديوراه داغ راكتور تغيير داد. در حقيقت با كنترل پارامترهاي فوق مي توان هم پودر نانومتري توليد كرد وهم لايه هاي نازك از مواد را بر روي زير پايه قرار داد. در راحت ترين روش CVC،  يك پيش ماده آلي- فلزي به داخل تاحيه داغ راكتور وارد شده و در اين ناحيه با كنترل فرايندها مي توان پودر نانومقياس مورد نظر را سنتز كرد. اين روش نسبت به روش هاي قبل امكان سنتز انواع كاربيدها، نيتريدها و نيز سنتز پودر هاي تركيبي نظير BaTiO₃  را دارد. در اين روش بر خلاف روش CVD كه تنها فيلم نازك ايجاد مي نمايد، پودر نانومقياس نيز سنتز مي شود. در روش CVC، فرايند پيوسته بوده و محصول بيشتري مي توان سنتز كرد.

تقريبا كليه نانوپودرها را مي توان به روش سنتز از فاز گاز توليد كرد. بسته به نوع پودري كه سنتز مي شود بايد روشي مناسب انتخاب شود تا خلوص، اندازه ذرات، درجه آلگومره شدن ونوع فاز پودر سنتزي، مناسب كاربرد مورد نظر باشد.

شكل 12، روش هاي مختلف جهت سنتز مواد نانومتري فلزي و يا سراميكي را نشان مي دهد. همچنين جدول 1، روش هاي مختلف سنتز از فاز گازي براي سنتز انواع مواد سراميكي و فلزي را نشان مي دهد.

برگرفته از:

J. Dutta, H.Hofmamnn, ''Nanomaterials'

SFIT, 2003

تحقیق درباره آماده كردن كارگاه ساختماني ،پياده كردن نقشه وخاكبرداري

 1-1- آماده سازي كارگاه

در هر كارگاه ساختماني پس از تهيه نقشه و قبل از آن كه شروع به اجراي عمليات ساختماني بنماييم ، نيازمند به اجراي يك سلسله كارهاي متنوع به منظور ايجاد زمينه لازم جهت تسريع در انجام كارهاي اصلي ساختماني ميباشيم . بايد بدانيم كه انجام هر گونه عمليات ساختماني قبل از آن كه كارگاه مورد نظر را آماده سازي نماييم ، ممكن است در آينده مسائل و مشكلات زيادي را براي سازندة ساختمان فراهم آورد .

ذيلاً يك فهرست اوليه به عنوان يك مقدمه براي آشنايي شما با اهم عناوين عمليات آماده سازي كارگاه ارائه مي گردد .

ـ تحويل و كنترل نقشه ها و مدارك اجرايي

ـ تحويل و كنترل زمين

ـ اخذ مجوز هاي لازم

ـ حصار كشي

ـ پاكسازي محل

ـ تسطيح زمين

ـ تعيين نقاط نشانه و مبدا

ـ استقرار كارگاه

لازم است كه بدانيد بسته به شرايط كار دو يا چند عمليات ممكن است همزمان انجام پذيرد ، لذا با توجه به تنوع در شرايط كارهاي ساختماني ، اولويت اجراي هر يك از عمليات بسته به مورد تعيين ميگردد .

1-1-1- تحويل و كنترل نقشه ها و مدارك اجرايي

 اولين قدم را ميتوان تحويل وكنترل نقشه ها و مدارك اجرايي قلمداد كرد . اينكه نقشه ها بصورت كامل تحويل شود وسپس از نقطه نظر اجرايي مورد بررسي سازنده قرار گيرد بسيار اهميت دارد نقشه ها عموماً شامل قسمتهاي معماري ، ايستايي (سازه)

و تاسيسات برقي و مكانيكي مي باشند و بهمراه آنها جزئيات (دتيلها) متنوع نيز ميباشند . دفترچه محاسبات ايستايي و نتايج آزمايشهاي زمين ساختي (ژئو تكنيك) نيز از جمله مدارك اجرايي مي باشند . كنترل كامل جهت احراز    هماهنگي كامل مدارك اجرايي با يكديگر و صحت محتواي هر كدام از اهم وظايف سازنده ساختمان مي باشند .

1-1-2- تحويل و كنترل زمين

زمين محل احداث ساختمان معمولاً به صورت رسمي به سازنده تحويل ميگردد . سازنده نيز موظف است ضمن بررسي زمين ، مشخصات آن را با نقشه ها و مدارك اجرائي تطبيق نمايد . عوارض طبيعي ( پستي و بلندي ، درختان و … ) و مصنوعي (‌ ابنيه موجود ، چاه آب و … ) از جمله موارد قابل بررسي سازنده       مي باشد .

1=1-3- كنترل مجوزهاي لازم

 معمولاً براي انجام كارهاي ساختماني احتياج به اخذ مجوزهاني از بعضي سازمانهاي دولتي مانند شهرداري مي باشد . به ياد داشته باشيد علي رغم آنكه اخذ اين گونه مجوزها ، سازنده ساختمان بايستي مشخصات آنها را با آنچه در نقشه ها و مدارك اجرايي درج و يا مورد لزوم است .

1-1-4 – حصاركشي

باحصاركشي در اطراف محل زمين كارگاه مي توان تا حد زيادي از آن و تجهيزاتي كه احتمالاً در محل كارگاه موجود است ، حفاظت به عمل آورد . حصار با سه هدف زير احداث مي گردد :

اول : محدوده كارگاه ساختماني را مشخص مي كند .

دوم : مانع از بروز خطرات ناشي از عمليات ساختماني براي عابرين مي شود .

سوم : به عنوان مانعي در مقابل ورود افراد متفرقه به داخل كارگاه                  عمل مي نمايد.

نوع حصار به عوامل مختلفي بستگي دارد از آن ميان مي توان از موارد زير نام برد .

                                 ¨          ميزان امنيت مورد نظر

                                 ¨          ميزان مخارج پيش بيني شده براي حصاركشي

                                 ¨          محلي كه كارگاه در آن واقع است

                                 ¨          مدت انجام عمليات ساختماني.

حصار امنيتي اطراف محل ساختمان يا محدوده كارگاه بايد حداقل 80/1 متر ارتفاع داشته باشد و تعداد وروديهاي آن كه معمولاً حفاظت شده و يا داراي محل استقرار نگهبان مي باشند به حداقل ممكن كاهش يابند .

ديواره هاي تخته اي : اين گونه ديواره ها ، حصارهاي تخته اي مسدودي هستند كه در مجاورت معابر عمومي احداث ميشوند تا از ورود اشخاص غير مجاز به محوطةكارگاه جلوگيري كنند و تا حدودي مانع از خروج گرد و غبار و سر و صداي عمليات ساختماني شوند .

1-1-5- پاكسازي محل

 پاكسازي محل نيز از جمله عمليات مهم در امر آماده سازي كارگاه مي باشد و شامل سه بخش عمدة زير است :

الف ) تخريب ساختمانها و تاسيسات موجود

ب ) ريشه كني بوته ها و درختان

ج )  تسطيع و جا بجايي خاك و نخالة ناشي از تخريب

تخريب ، كاري بسيار تخصصي مي باشد . در جريان تخريب بايستي حفظ و مراقبت از ابنيه مجاور را كاملاً مورد نظر داشت . تاسيسات زيرزميني مانند لوله كشي آب و گاز و يا فاضلا ب و همچنين كابل كشي برق و تلفن از ديد پنهان مي باشند ، معمولاً مراقبت و جابجايي آنها توسط ماموران سازمان زيربط انجام ميگردد . پر كردن چاههاي فاضلاب را بايستي به وسيله شفته و يا سنگ لاشه و يا هر نوع مصالح مناسب ديگري انجام داد . در هنگام تخريب بايستي ايمني عابرين پياده مورد توجه قرار گيرد .

محل ساختمان را بايد كاملاً از نباتات پاكسازي كرد . اين كار شامل پاك سازي و برداشت خاك نباتي كه مملو از ريشه نباتات و گياهان در حال فساد است، نيز ميگردد .

1-1-6 – تسطيح زمين

 در صورتيكه زمين تحويل شده براي ساختمان ، سنگلاخ بوده و يا داراي ناهمواريهاي زياد باشد كه مانع از انجام عمليات ساختماني شود ، بايد محوطه كارگاه را تا عمق مناسب پاك و هموار نمود . چنانچه زمين تحويل شده براي ساختمان آب خيز بوده و اجراي كار در آن بدون زهكشي مقدور نباشد ، بايد نسبت به زهكشي كليه زمينهاي كه در آن بنا احداث مي گردد اقدام شود .

1-1-7- تعيين نقاط نشانه و مبدأ‌

به منظور تعيين حجم عمليات و اجراي صحيح كار بايد به تعداد كافي نقاط نشانه و مبدأ تعيين گردد .

1-1-8- استقرار كارگاه

براي انجام امور اداري و دفتري ضرورت دارد كه به طور موقت اتاق يا اتاقهايي به وسعت لازم در محوطه كارگاه و يا مجاورت آن تهيه و ساخته شود و در صورت نياز و امكان . اتاقهاي مناسب اقامت كارگران تأمين گردد .

به منظور نگهداري و حفاظت مصالحي كه ممكن است در هواي آزاد فاسد شده يا آسيب بيند لازم است انبارهايي با وسعت متناسب اقامت كارگران تأمين گردد .

به منظور نگهداري و حفاظت مصالحي كه ممكن است در هواي آزاد فاسد شده يا آسيب بيند لازم است انبارهايي با وسعت متناسب با احتياجات كارگاه تهيه گردد .

انبار فضاي آزاد براي مصالحي همچون شن و ماسه و يا آهن آلات و يا آجر و مانند آنها بايد با توجه به محل مصرف آنها به نحوي مكان يابي شود كه مانع رفت و آمد و يا ساير عمليات ساختماني نگردد .

تأسيسات روشنايي و حرارتي و بهداشتي و همچنين برق مورد نياز دستگاهها بايد قبلاً  پيش بيني شده باشند . محل قرارگيري تجهيزات و ماشين آلات ساختماني با توجه به عملكرد آنها از اهميت ويژه اي برخوردار است .

1-2- پياده كردن نقشه گود برداري بر روي زمين

معمو لاً در سري نقشه هاي يك ساختمان يك نقشه تحت عنوان « گود برداري »  وجود دارد .

1-2-1- نقشة گود برداري

اين نقشه به منظور اجراي گود برداري و محاسبة حجم خاكي كه مي بايستي برداشته شود ترسيم ميگردد . در اين نقشه كه به مقياس مناسب  ( معمولاً 100: 1 يا 200: 1 )تهيه ميشود . در مرحله اول ، محدوده اي كه بايد گود برداري شود مشخص شده و بعد ، ارتفاعات كلية قسمتهايي كه بايد برداشته شود تعيين ميشود ، واضح است كه محدوده گودبرداري مرتبط با محل پي ها ، زيرزمين و متناسب با عمق آن خواهد بود .

1-2-2- روش پياده كردن نقشه گود برداري

اولين قدم در پياده كردن نقشه گود برداري ايجاد يك خط مبنا است تا بتوان تمامي نقشه ساختمان را به كمك آن پياده كرد . اين خط كه به موازات خطوط اصلي گود برداري ميباشد ، بايستي در محلي كاملاً روشن و مشخص پياده شود تا بتوان در هر زمان به آن رجوع كرد .

1-3- گود برداري لازم براي اجراي شالوده ها

گود برداري براي پي به عمليات خاكي گفته ميشود كه هدف آن ايجاد گودهايي است كه بخشهايي از ساختمان كه در تماس مستقيم با زمين هستند در آن قرار دارند . گود برداري كه جهت پي سازي ساختمان انجام    ميگيرد ، بايستي فضاي كافي براي اجراي عمليات ساختماني را فراهم آورد . قبل از گودبرداري بايستي از عدم وجود لوله و كابل در زير زمين اطمينان حاصل نمود . چنانچه گودبرداري براي ساختمانهاي مجاور ايجاد مشكلاتي مينمايد بايستي قبل از شروع عمليات ملاحظات لازم و پيش بينيهاي معمول را به عمل آورد . معمولاً در اين گونه موارد از الوارها و چهار تراشهاي چوبي به عنوان حائل بندي ساختمانهاي مجاور استفاده ميشود . به هر صورت گودهايي كه در مجاورت بناهاي موجود ايجاد ميشوند نبايد به هيچ عنوان پايداري اين بناها را ، چه در مرحلة موقت اجرا و چه در مرحله نهايي دچار نقصان يا اشكال كنند .

1-4- ساختمان سازي در زمينهاي شيبدار

معمولاً زميني كه در اختيار داريد داراي نشيب و فرازهايي ميباشد . قسمتهايي از زمين بايستي مسطح گردند و خاك قسمتهاي ديگر حمل و سپس كوبيده شود . حتي ممكن است مقداري از خاك محل از كارگاه خارج شود . سه روش براي مسطح كردن زمينهاي شيبدار وجود دارد . انتخاب هر يك از اين روشهابستگي به نوع زمين ، نوع ساختمان ومسائل اقتصادي دارد .

1-5-  خاكبرداري و خاكريزي

 اين روش بسيار متداول است و در آن تقريباً هيچ هزينه اي براي از كارگاه پرداخت نميگردد . در مواردي كه جنس خاك محل مناسب است اين روش انتخاب ميگردد . قسمت خاك ريزي شده در ضخامتهاي 20 سانتيمتري ريخته ، پس ازآن بر روي آن آب ريخته ميكوبند تا بخوبي فشرده و يكپارچه گردد . اين عمل به منظور يكپارچه شدن خاك كف انجام مي شود .

 1-5-1- خاكبرداري

 در اين روش به اندازة كل مساحت ساختمان خاك زمين شيب دار را بر مي داريم و آن را به صورت مسطح در مي آوريم . در حقيقت با صرف هزينه بيشتر به منظور خاكبرداري و حمل خاك از محل كارگاه به زمين خوب و يكپارچه دست پيدا مي كنيم .

1-5-2- خاكريزي

 اگر با حمل خاك از محل ديگري زمين شيبدار را به صورت مسطح در آوريم احتمال نشست را افزايش مي دهيم . در اين صورت بايستي از پي هاي عميق استفاده كنيم . زمينهاي لغزشي داراي قشر رسي در زير خاك رويي مي باشند كه پس از مرطوب شدن آن قشر رويي به حركت در مي آيد . 

ج ) آرماتور بندي

ضوابط اجرايي و فني عمليات آرماتور بندي به شرح زير مي باشد :

1-  فاصله ميلگردها تا سطح آزاد بتون در مورد فونداسيون نبايد از 4 سانتيمتر كمتر باشد .

2-تمام آرماتورها بايد به صورت سرد خم شوند ;  مگر اين كه مهندس مسئول به شكل ديگري اجازه دهد .

3-هنگامي كه بتن ريخته مي شود ، آرماتورهاي فلزي بايد از گل ، روغن ، يا ساير پوششهاي غير فلزي كه چسبندگي بتن و آرماتور را كاهش مي دهند ، پاك شده باشند ( تحقيقات نشان داده است كه يك مقدار در حد معمول زنگ ، چسبندگي را افزايش مي دهد .)

4-براي بستن آرماتورهاي نبايد ميلگردهاي متقاطع را به هم جوش داد ;  مگر اين كه مهندس مسئول اجازه دهد .

5-حد اقل فاصله آزاد بين ميلگردهاي موازي در يك رديف نبايد از هيچ يك از دو مقدار d  يا 5/2 سانتيمتر كمتر باشد ( فاصله آزاد ميلگردها بايد بزرگتر يا مساوي سه چهارم برابر قطر بزرگتر دانه شن موجود در مصالح بتن باشد . )

6-    محدوديت فواصل آزاد بين ميلگردها بايد براي فاصله آزاد بين يك  وصله پوششي تماسي و وصله ها به ميلگردهاي مجاور نيز رعايت شوند .

7-   در ستونها شيب قسمت مايل ميلگرد انتظار خم شده نسبت به محور ستون نبايد از 1 به 6 بيشتر گردد .

د ) صفحه كف ستون ( Baseplate )

ستونهاي يك ساختمان اسكلت فلزي ، نقش انتقال دهنده بارهاي وارد شده را به فونداسيون به صورت نيروي فشاري ، كششي ، برشي يا لنگر خمشي – به عهده دارند .

توجه به اينكه ستون فلزي به علت مقاومت بسيار زياد تنشهاي بزرگي را تحمل مي كند و بتن قابليت تحمل اين تنشها را ندارند ;  بنا بر اين صفحه ستون واسطه اي است كه ضمن افزايش سطح تماس ستون باپي ، سبب مي گردد توزيع نيروهاي ستون در حد قابل تحمل براي بتن باشد .

كار اتصال صفحه زير ستوني با بتن به وسيله ميله مهار ( بولت ) صورت مي گيرد و براي ايجاد اتصال ، انتهاي آن را خم مي كنيم و مقدار طول بولت را محاسبه تعيين مي كند .

تعداد بولت ها بسته به نوع كار از دو عدد به بالا تغيير مي كند حد اقل قطر اين ميله هاي مهاري ميلگرد نمره 20 است ، در حالي كه صفحه تنها فشار را تحمل مي كند . بـولت نقش عـمده اي ندارد و تنها پايـه را در محـل خـود ثابت نگـه

مي دارد . نكته مهم هنگام نصب ستون بر روي صفحه تقسيم فشار اين است كه حتماً انتهاي ستون سنگ خورده و صاف باشد تا تمام نقاط مقطع ستون بر روي صفحه بيس پليت بنشيند و عمل انتقال نيرو بخوبي انجام پذيرد . از آنجا كه علاوه بر فشار ، لنگر نيز بر صفحه زيرستوني وارد مي شود ، طول بولت بايد به اندازه اي باشد كه كشش وارد شده را تحمل نمايد كه اين امر با محاسبه تعيين خواهد شد.

روش نصب پيچهاي مهاري:

به طور كلي ، دو روش براي نصب پيچهاي مهاري وجود دارد ؛

الف ) نصب پيچهاي مهاري در موقع بتن ريزي شالوده :

در اين روش ، پيچها را در محلهاي تعيين شده قرار مي دهند و موقعيت آنها را به وسيله مناسبي تثبيت مي كنند ، سپس اطرافشان را با بتن مي پوشانند .

روش اول :

ابتدا به وسيله صفحه اي نازك مشابه با ورق كف ستوني كه « شابلن »‌ يا الگو ناميده مي شود . قسمت فوقاني بولت و قسمت پائين را به وسيله نبشي به يكديگر مي بنديم تا مجموعه اي بدون تغيير شكل بدست آيد ، آن گاه محورهاي طولي و عرضي صفحه الگو را با مداد رنگي (گچ و يا رنگ ) مشخص مي كنيم ، سپس به وسيله ريسمان كار يا دوربين تئودوليت با ميخهاي كنترل محور كلي فنداسيون را در جهات طولي و عرضي بدست مي آوريم و به كمك شخصي با تجربه در موقعيت مناسب آن قرار مي دهيم .( محور طولي و عرضي صفحه شابلن بر محور طولي و عرضي كلي فونداسيون منطبق مي شود و در ارتفاع صحيح و به صورت كاملاً تراز نصب مي گردد . ) سپس به وسيله قطعات آرماتور آن را به ميلگردهاي شبكه آرماتور فنداسيون يا به قطعات ورقي كه در بتن قرار داده اند جوش ( مونتاژ ) داده مي شود . به گونه اي كه هنگام بتن ريزي ، صفحه از جاي خود حركتي نداشته باشد .

بايد دقت داشته باشيم كه در موقع بتن ريزي ، هوا در زير صفحه شابلن محبوس نشود . براي اين منظور ، معمولاً سوراخ بزرگي در وسط شابلن تعبيه مي كنند كه وقتي بتن از اطراف زير صفحه را پر مي كند ، هوا از راه سوراخ خارج گردد و با بيرون زدن بتن از وسط صفحه ، از پر شدن كامل زير آن اطمينان حاصل شود .

روش دوم :

 صفحه تقسيم فشار پيش از بتن ريزي پي به طور دقيق در محل خود قرار مي گيرد و به وسيله آن بولت ها در جاي خود ثابت مي شوند . پس از بتن ريزي ، صفحه را از جاي خود خارج مي كنند و در كارگاه به طور مستقيم به پاي ستون متصل مي نمايند و پس از نصب ستون به همراه صفحه ستون صفحه مهره  ها را محكم مي بندند . در اين حالت ، هر صفحه اي بايد كاملاً علامت گذاري شود تا هنگام نصب اشتباهي رخ ندهد .

روش سوم :

 صفحه را قدري بالاتر از محل اصلي خود نگه مي دارند تا محل ميله هاي مهار به طور دقيق تعيين شود ، سپس ميله مهارها را ثابت مي كنند و عمل بتن ريزي را انجام مي دهند ، در حالي كه صفحه هنوز در جاي خود ثابت است . پس از پايان يافتن بتن ريزي صفحه را در تراز مورد نظر نگه مي دارند . اين عمل را مي توان به وسيله مهره هاي فلزي در زير صفحه اي كه ميله مهارها از درون آنها عبوركرده اند ، باپيچاندن و تنظيم كردن آنها تا تراز لازم انجام داد . سپس فاصله هاي بين زير صفحه و روي بتن پي با ملات ماسه شسته و سيمان به نسبت يك حجم سيمان به دو حجم ماسه كاملاً پرمي گردد يا از ماسه سيمان ( گروت ) استفاده مي گردد .

ب ) نصب پيچهاي مهاري پس ازبتن ريزي شالوده :

در اين روش ، محلهاي پيچهاي مهاري به وسيله قالب در داخل بتن فضاي خالي ايجاد مي كنند كه اين قالب «‌ جعبه » ناميده  مي شود . ميلگردي مطابق شكل در بتن قرارمي دهيم ، سپس پيچ مهاري را در محل خود در گير با آرماتور قرار مي دهيم و تنظيم مي كنيم و اطراف آن را با بتن ريز دانه پر مي كنيم . لازم به يادآوري است جعبه اي كه براي ايجاد فضاي خالي لازم براي نصب پيچ مهاري به كار مي رود ، بايد چنان طرح ريزي و ساخته شده باشد كه به سادگي و در حد امكان ، بدون ضربه زدن ، شكستن و خرد كردن از داخل بتن خارج شود .

براي اين منظور مي توان از جعبه هايي كه قطعات آنها به صورت كام و زبانه متصل مي شوند يا از جعبه هاي لولايي و ساير اقسام جعبه ها استفاده كرد . در مواردي كه از پيچهاي مهاري با قلاب انتهاي و ركاب يا از پيچهاي مهاري با انتهاي كلنگي استفاده مي شود ، براي سرعت بخشيدن به كار ، جعبه هاي ساخته شده يا ورقهاي فولادي كه در درون بتن باقي مي مانند ، استفاده مي شود . بايد توجه داشت كه اين شيوه كار بيشتر براي فنداسيون ماشين آلات صنعتي در كارخانجات كاربرد دارند .

روش كار چنين است كه معمولاً‌ در بتن ريزي ، مجموعه ورق كف ستون و مهارها را در شالوده كار مي گذارند ، پس از گرفتن و سخت شدن بتن ،ستون را روي كف ستون قرار مي دهند و جوشكاري مي كنند . هنگام استفاده از اين روش ، اتصال  به اين دلايل توصيه نمي شود :‌

1-      معمولاً در هنگام بتن ريزي ،حبابهاي هوا در زير ورق كف ستون محبوس مي شوند .

2-   حتي اگر در موقع بتن ريزي حبابي در زير ورق نمانده باشد ،به علت افت بتن فاصله اي بين ورق كف ستون و بتن شالوده به وجود مي آيد . بخار آب در اين فاصله تقطير مي شود و خطر زنگ زدن و ضعيف شدن كف ستون را پديد مي آورد .

3-   بر اساس تجربه مشخص گرديده است كه ميلگرد در محل اتصال به ورق كم و بيش ترد و شكننده مي شود .

4-   اگر زغال جوش روي نوارهاي جوش باقي بماند ، آب را به خود جذب مي كند و نقطه شروع زنگ زدگي را به وجود مي آورد .

5-   امكان تنظيم بعدي ورق كف ستون وجود ندارد و جوش كردن ستون هنگامي كه در كارگاه فلزكاري انجام مي پذيرد ميسر نيست .

محافظت كف ستونها و پيچهاي مهاري ( مهره و حديده )

كف ستونها از جمله قطعات ساختماني هستند كه اغلب در معرض اثر شديد رطوبت قرار دارند و بايد به نحو مطلوب حفاظت شوند . در اين ساختمانهاي معمولي و به طور كلي در ساختمانهايي كه پس از پايان يافتن كار اسكلت فلزي ديگر نيازي به بازديد يا تنظيم كف ستونها نيست . اطراف كف ستون را با بتن پرمي كنند و در صورتي كه قبل از بتن ريزي سطوح فولادي خوب تميز شده و كل جوش يا زغال جوش برداشته شده باشد ، بتن به فولاد مي چسبد و آن را كاملاً‌ محافظت مي كند . در بعضي ديگر از ساختمانها ،كف ستونها را نيز نظير ساير قطعات به وسيله رنگ مواد قيري مخلوط با ماسه نرم از كف ستونها حفاظت مي شود ، همچنين براي تميز ماندن حديده ها به وسيله پلاستيك يا گوني يا سيم مناسب بسته شده ، پوشش مناسب صورت گيرد .

ه ) بتون ريزي

قبل از آنكه بتون در محل اصلي خود قرار گيرد با يد قسمتهاي داخلي قالب بندي از نظر پاكيزكي و وجود روغن هاي جدا كننده باز رسي گردند . اگر چنانچه وضعيت قالب بندي طوري باشد كه امكان انجام بازرسي از بيرون مقدور نگردد ، لازم است در يچه هائي در قالب ايجاد نموده و اين بررسي را از داخل انجام دهيم . آشغالها ، خاك ازه و يا قطعات فلزي را ميتوان بوسيله هواي فشرده از قالب خارج نمود .

در بتون ريزي بايد دقت نمود كه حتماٌ بتون قبل از سفت شده در داخل قالب ريخته شود و تحت هيچ شرائطي نمي بايد به بتوني كه از مخلوط كن خارج شده است آب اضافه نمود . طي مدت بتون ريزي اجازه ندهيد كه مخلوطها در قسمت خاصي از قالب انبوه گردد ، چرا كه قسمتهاي زيرين انبوه قبل از آنكه در محل اصلي پخش شوند سفت خواهند شد . لذا بهتر است بتون ريزي حتي الامكان در محل اصلي خود انجام گيرد . هر گز نبايد براي جابجائي بتون از ويبراسيون استفاده شود چه اين عمل باعث روان شدن آن گرديده و ذرات آن را از يكديگر جدا خواهد ساخت كه البته در پايان كار نيز قابل تشخيص خواهد بود .

ويژگيهاي مهم بتن:

با توجه به نوع سازه و درجه اهميت آن بايد به ويژگي هاي اصلي بتن به هنگام ساخت ، ريختن و نگهداري توجه مخصوص به عمل آورد . بتن با كارايي و دوام زياد به بتني اطلاق مي شود كه بتواند براحتي ريخته شود ، درمقابل شرايط محيطي خورنده و بالاخره بارهاي وارد بر آن بخوبي مقاومت كند و مشخصات آن تغييرننمايد . از اين رو پيمانكار بايد نسبت به ساخت بتن با كيفيت خوب اقدام نمايد.

بتن كارا بتني است كه كه براحتي بتوان آنرا ساخت ، حمل نمود ، در قالب مورد نظر ريخت و متراكم نمود بدون اينكه در يكنواختي آن در طول مراحل فوق تغييري حاصل شود . كارايي بتن بستگي به عوامل زير داشته و پيمانكار ملزم به رعايت آن مي باشد .

از عوامل مهم در كارايي بتن انتخاب صحيح مصالح مصرفي و نسبتهاي اختلاط آنها است . سيمان با نرمي زياد باعث بالا بردن كارايي بتن مي شود . شن و ماسه طبيعي گرد گوشه داراي كارايي بيشتري نسبت به شن و ماسه شكسته است و شن و ماسه شكسته مكعبي داراي الويت بيشتري نسبت به وضعيت مشابه با دانه هاي غير مكعبي مي باشد . در هر صورت مصالح سنگي مناسب از عوامل مهم در كارايي بتن محسوب مي شود . براي بالابردن كارايي بتن با نسبت آب به سيمان معين ، از مواد افزودني استفاده مي شود . نوع و ميزان مصرف اين مواد مطابق مشخصات فني و خصوصي و دستورالعملهاي كارخانه سازنده خواهد بود . نوع و ميزان مصرف مواد افزودني بايد به تائيد دستگاه نظارت برسد .

پي هاي عميق:

پي هائي كه روي شمعها يا تكيه گاههاي مجزا ساخته مي شوند و يا در احداث آنها صندوقه به كارمي رود از اين نوع مي باشند .

شمعها معمولاً داراي مقطع دايره وتوپر هستند . قطر آنها از 10 الي 20 سانتي متر تا چهار متر متغير است . تكيه گاه به پي عميقي كه مقطع مستطيل دارد اطلاق مي شود ( مانند ديواركها ) . صندوقچه تكيه گاهي به مقطع دايره است كه از بتن مسلح با فولاد ساخته مي شود و توخالي است .

براي اجراي اين نوع پي ها ( شمع ها ، تكيه گاهها يا صندوقچه ها ) ، از سكويي كه چندين متر بالاتر از كف پي اجداث مي شود استفاده مي نمايد . ( جداقل 5 متر )

گاهي مي توان پي را از لحاظ فني عميق و يا سطحي در عمق انتخاب كرد . تصميم با توجه به هزينه و طول مدت اجراي كار ، گرفته مي شود . در زمينهاي خشك و چسبنده مي توان روشي را كه بين دو تكنيك فوق باشد انتخاب كرد . اين روش جفر « چاههاي دستي » با نصب كولهاي بتني است كه معاينه زمين پي را قبل از بتن ريزي ميسر مي سازد .

در مواردي ابتدا در محل پي عميق تا تراز نزديك پي گود برداري مي كنند و در آنجا سكويي احداث مي كنند كه براي پي سازي از آن استفاده مي شود .

بعضي از ساختمانهاي بلند ( دودكشها و پايه هاي بلند شبكه برق ) متناوباً نيروهاي فشاري و كششي به پي وارد مي كنند  . براي مقابله با اين وضع پي عميق اجداث مي كنند و هدف اين است كه اصطكاك جانبي حجمي از خاك را براي مقابله با نيروهاي متناوب مورد استفاده قرار دهند . در اين موارد شمعهاي فلزي ( به مقطع دايره يا به شكل H  ) يا شمع هاي بتني مسلح وكشهاي مهار به كار مي برند .

بالاخره تكنيك هاي پي سازي ويژه از قبيل ستونهاي « پيش بندي شده » كه غالباً تاب باربري قابل ملاحظه دارند از يكطرف و شمعهاي كوچك مقطع ( كه شمع سوزني يا ريز شمع هم ناميده مي شوند .

                                                 تحقیق درباره TCP/IP

از زمان پيدايش آن در دهه 1970مجموعه پروتكلTCP/IPبه عنوان استاندارد صنعتي براي پروتكل هاي انتقال داده در لايه هاي شبكه و انتقال مدلOSI پذيرفته شده است.علاوه بر اين،اين مجموعه شامل تعداد زيادي پروتكل هاي ديگر است كه از لايه پيوند داده تا لايه كاربردي كار ميكنند.

سيستم هاي عامل به تسهيل شكل ظاهري پشته مي پردازند تا آن را براي كاربران عادي قابل فهم تر كنند.مثلاً در يك ايستگاه كاري ويندوز،نصبTCP/IPبا انتخاب فقط يك واحد كه پروتكل ناميده

مي شود انجام مي شود ،در حالي كه در حقيقت طي اين فرآيند ، پشتيبان يك خانواده كامل از پروتكل ها نصب مي گردد ، كه پروتكل كنترل ارسال (TCP) و پروتكل اينترنت (IP) فقط دو تا از آنها هستند.انتخابهاي ديگر غير از TCP/IPنيز تا حدود زيادي به همين صورت عمل مي كنند. مجموعه پروتكل IPXشامل چند پروتكل است كه عملكرد آنها شبيه TCP/IPمي باشد ، و  NETBEUIهر چند خيلي ساده تر است اما براي انجام بسياري از عمليات خود به پروتكل هاي ديگري وابسته مي باشد ، مثل  (SMB)

                                   SERVER MESSAGE BLOCKS.

 آگاهي از نحوه عملكرد پروتكل هاي مختلف TCP/IPو نحوه كار آنها با هم براي ارائه سرويسهاي ارتباطي لازمه مديريت شبكه هاي TCP/IPمي باشد .

خواص TCP/IP

اينكه چرا TCP/IPبه مجموعه پروتكل منتخب براي غالب شبكه هاي داده تبديل شده است دلايل متعددي دارد ،و يكي از آنها اين است كه اينها پروتكلهايي هستند كه در اينترنت مورد استفاده قرار مي گيرند.TCP/IP مدتي پيش از عرضه PCبراي پشتيباني از اينترنت جوان طراحي شد (كه بعدها آرپانت نام گرفت)، در واقع در زماني كه تعامل بين محصولات ساخت سازندگان مختلف تقريباً مسئله جديدي بود ، اينترنت از انواع مختلف زيادي از كامپيوترها تشكيل شده بود و هست  و بدين لحاظ به مجموعه پروتكلي نياز بود كه توسط همه آنها به طور مشترك مورد استفاده قرار گيرد .

مهمترين عنصري كهTCP/IPرا از ساير مجموعه پروتكل ها كه سرويس هاي لايه هاي شبكه و انتقال را در اختيار مي گذارند متمايز مي كند مكانيزم آدرس دهي جامع آن است .به هر يك از وسيله هاي روي يك شبكه TCP/IPيك (يا گاهي بيش ازيك)آدرسIPاختصاص داده مي شود كه آن را به طور يكتا به سيستم هاي ديگر ميشناساند.

بيشترPCهاي شبكه هاي امروزي از آداپتورهاي واسط شبكه اترنت ياTOKEN RING  استفاده مي كنند كه شناسه هاي يكتايي(آدرس هاي MAC) به صورت سخت افزاري در آنها حك شده است و اين شناسه ها باعث  مي شوند كه آدرس هايIP مازاد مصرف شوند.اما به بسياري از انواع ديگر كامپوترها شناسه هايي توسط مديران شبكه اختصاص داده مي شود،و هيچ مكانيزمي وجود نداردكه تضمين كند سيستم ديگري از يك شبكه تقابلي جهاني همچون اينترنت از همان شناسه استفاده نمي كند.

از آنجا كه يك مجمع مركزي وجود دارد كه آدرسهايIPرا ثبت مي كند،ميتوان مطمئن بود كه هيچ دو دستگاهي از اينترنت(اگر پيكربندي درستي داشته باشند) آدرسشان يكي نيست .به دليل همين آدرس دهي است كه پروتكل هايTCP/IPمي توانند تقريباً هر پلت فرم نرم افزاري يا سخت افزاري را كه در حال حاضر به كار ميرود پشتيباني كنند.

پروتكل هاي IPX هميشه اساساً با ناول نت ور همراه خواهند بود،  وازNETBEUI  تقريباً فقط در شبكه هاي مايكرو سافت ويندوز استفاده مي شود . اما TCP/IPواقعاً تعامل جهاني پلت فرمها را ممكن مي سازد، به طوري كه همه آن را پشتيباني مي كنند و هرگز مغلوب پروتكل ديگري نشده است .

جنبه منحصربه فرد ديگر پروتكلهاي TCP/IP نحوه طراحي ،تخليص و تصويب استانداردهاي آنهاست . به جاي وابستگي به يك مجمع تدوين استاندارد همچون IEEE، پروتكلهاي TCP/IP با حفظ اصول دموكراسي و توسط يك گروه اتفاقي از داوطلبان كه از طريق خود اينترنت ارتباط گسترده اي دارند تدوين ميشوند ،و مقدم هر كس كه علاقمند به شركت در تدوين يك پروتكل باشد گرامي داشته مي شود. علاوه بر اين خود استانداردها توسط مجمعي تحت عنوان (IETF)

Internet     ENGINEERING TASK    FORCE                       منتشر مي شوند و در اختيار عموم قرار مي گيرند ، و براي همه كس قابل دسترسي و دريافت هستند . استانداردهايي همچون آنها كه IEEE منتشر مي كند نيز در دسترس هستند ، ولي تا همين چند وقت پيش براي خريدن يك كپي از يك استاندارد  IEEE مثل 3/802 كه اترنت بر اساس آن است بايد صدها دلار مي پرداختيد . اين در حالي است كه مي توان هر يك از استانداردهاي TCP/IPرا كه Request for commetns  (RFCها) ناميده ميشوند از سايت وب IETF درhttp://www.ietf.org/، يا از برخي سايتهاي اينترنت ديگر به طور قانوني داون لود كرد .                                                                  

پروتكلهاي TCP/IP  مقياس پذيري فوق العاده اي دارند .شاهدي بر اين مدعا آن است كه اين پروتكل ها زماني طراحي شدند كه آرپانت اساساً يك كلوب انحصاري براي دانشگاهيان و دانشمندان بود و هيچ كس تصور آن را هم نمي كرد كه اين پروتكل ها كه توليد مي شوند زماني روي شبكه اي به اندازه اينترنت كنوني به كار گرفته شوند . عامل اصلي محدود كننده گسترش اينترنت در حال حاضر فضاي آدرس خود IP  است كه 32بيتي مي باشد ، و نسخه جديد پروتكل IPتحت عنوان IPV6در صدد رفع اين نقيصه به كمك يك فضاي آدرس 128بيتي است .

معماري TCP/IP

TCP/IP براي آن طراحي شده است كه شبكه هاي با تقريباً هر اندازه اي را پشتيباني كند . در نتيجه TCP/IPبايد بتواند سرويسهاي مورد نياز برنامه هايي كه از آن استفاده مي كنند را بدون مصرف زياد پهناي باند  و ساير منابع شبكه در اختيار آنها قرار دهد . مثلاً پروتكل  NETBEUIبا ارسال يك پيغام همگاني و انتظار دريافت پاسخ از سيستم مطلوب سيستمهاي ديگر را شناسايي مي كند .

به همين دليل NETBEUI فقط روي شبكه هاي كوچك كه از يك دامنه انتشار تشكيل شده اند به كار مي رود. تصور كنيد كه در اينترنت هر كامپيوتر براي پيدا كردن يك دستگاه ديگر مجبور بود هر بار يك پيغام همگاني را براي ميليون ها دستگاه شبكه ارسال نمايد ! براي رسيدگي به نيازهاي برنامه هاي خاص و عمليات داخل آنها ، TCP/IPاز تركيب چند پروتكل استفاده مي كند تا كيفيت سرويس لازم براي اين منظور را در اختيار بگذارد .

پشته پروتكل TCP/IP

قدمتTCP/IP از مدل مرجعOSI بيشتر است،ولي پروتكل هاي آن به چهار لايه تقسيم مي شوندكه مي توانند تقريباً معادل پشته هفت لايه ايOSI مي باشند.

OSI                                   TCP/IP

درLANها،عملكرد لايه پيوند را يك پرتكلTCP/IP    تعريف نمي كند،بلكه پروتكل هاي استاندارد لايه پيوند داده ها همچون اترنت و TOKEN RINGتعريف ميكنند.براي برقراري مصالحه بين آدرس MAC كه آداپتور واسط شبكه در اختيارمي گذارد و آدرس IP كه در لايه شبكه به كار ميرود،سيستم ها از يك پروتكل TCP/IP به نام پروتكل تصميم گيري درباره آدرس (ARP) استفاده مي كنند ،اما استانداردهايTCP/IP  دو پروتكل را تعريف مي كنند كه معمولاً براي برقراري ارتباطات لايه پيوند با استفاده از مودم و ساير اتصالات مستقيم از آنها استفاده مي شود.اين دو عبارتند از:پروتكل نقطه به نقطه (PPP) و پروتكل اينترنت خط سري(SLIP).

در لايه اينترنت،پروتكل اينترنت (IP) قرار داردكه حامل اصلي همه پروتكل هايي است كه در لايه هاي بالاتر كار مي كنند،و پروتكل پيغام هاي كنترلي اينترنت (ICMP) ،كه سيستم هاي TCP/IPاز آن براي عمليات تشخيصي و گزارش خطا استفاده مي كنند.IP،به عنوان يك پروتكل حامل عمومي،بدون اتصال و غير قابل اطمينان است ، زيرا سرويسهايي همچون تصحيح خطا و تحويل تضمين شده در صورت لزوم توسط لايه انتقال ارائه مي شوند .

در لايه انتقال ، دو پروتكل كار مي كنند : پروتكل كنترل ارسال (TCP) و پروتكل ديتاگرام كاربر (UDP) . TCPاتصال گرا و قابل اطمينان است ،در حالي كه UDP بدون اتصال و غير قابل اطمينان مي باشد.هر برنامه بسته به نيازهاي خود و سرويس هايي كه لايه هاي ديگر در اختيارش مي گذارند از يكي از اين دو استفاده مي كند .

مي توان گفت كه لايه انتقال به گونه اي شامل لايه هاي نشست و انتقال مدل OSI است ، ولي نه از هر لحاظ . مثلاً سيستم هاي ويندوز مي توانند براي انتقال پيغام هاي نت بايوس كه براي عمليات اشتراك فايل و چاپگر مورد استفاده شان قرار مي گيرند از TCP/IP استفاده كنند ، و نت بايوس همچنان همان عملكرد لايه نشستي را در اختيار مي گذارد كه وقتي سيستم از NETBEUI يا IPX به جاي TCP/IP استفاده مي كند ارائه مي دهد  . اين فقط يك مثال است از اينكه چگونه لايه هاي پشته پروتكل TCP/IP تقريباً معادل لايه هاي مدل OSI هستند ، ولي انطباق كاملي بين آنها وجود ندارد . هر دوي اين مدلها بيشتر ابزارهاي آموزشي و تشخيصي هستند .تا دستور العمل تدوين و سازمان دهي پروتكل ، و تطابق دقيقي بين عملكرد لايه هاي مختلف و پروتكلهاي واقعي وجود ندارد .

تعريف لايه كاربردي از همه دشوارتر است ،زيرا پروتكل هايي كه در اين لايه كار مي كنند مي توانند خود برنامه هاي وزين و كاملي باشند مثل پروتكل انتقال فايل (FTP)، يا مكانيزم هايي كه توسط ساير برنامه ها به كار مي روند و سرويسي را ارائه مي كنند ، مثل سيستم نام دامنه (DNS) و پروتكل ساده انتقال نامه (SMTP) .

آدرس دهي IP

آدرس هايIP كه براي شناسايي سيستم هاي يك شبكه TCP/IP  به كار مي رود بر جسته ترين ويژگي اين مجموعه پروتكل هستند.آدرس IP يك شناسه مطلق دستگاه و همچنين شبكه اي كه دستگاه روي آن واقع است مي باشد.هر بسته ديتاگرام IP كه به روي يك شبكه TCP/IP ارسال مي شود در سر آيند IP ي خود حاوي آدر س IP سيستم مبدأ‍‍‍ كه آن را توليد كرده است و سيستم مقصد كه بايد آن را دريافت كند مي باشد . هر چند سيستم هاي اترنت و Token Ring  آدرس سخت افزاري يكتايي دارند كه در واسط شبكه آنها حك شده است ، اما هيچ روشي براي مسير دهي موثر بار به سيستمي از يك شبكه بزرگ با استفاده از اين آدرس وجود ندارد .

آدرس سخت افزاري NIC شامل يك پيشوند است كه سازنده كارت را مشخص مي كند ، ويك آدرس گره كه بين همه كارتهاي ساخته شده توسط آن سازنده منحصر به فرد است .استفاده از پيشوند سازنده براي مسير دهي بار غير ممكن است زيرا هر كارت يك سازنده خاص مي تواند به طور اتفاقي در يك جاي شبكه قرار گرفته باشد . براي تحويل دادن بسته هاي شبكه به يك دستگاه خاص لازم است فهرستي از همه سيستم هاي شبكه و آدرس هاي سخت افزاري آنها وجود داشته باشد ، كه واضح است در شبكه اي به بزرگي اينترنت غير عملي است .

علاوه بر اين همه ميليون ها كامپيوتري كه با استفادهاز مودم به اينترنت وصل هستند آدرس ندارند . با شناسايي شبكه اي كه سيستم بر روي آن واقع است ، يعني با استفاده از يك فهرست نسبتاً قابل مديريت از آدرس هاي شبكه به جاي فهرست آدرس تك تك سيستم ها ، آدرس هاي IP مي توانند به محل مناسب مسير دهي شوند .

طول هر بستهIP 32 بيت است و به صورت چهار عدد دهدهي هشت بيتي كه با نقطه از هم جدا مي شوند نمايش داده مي شود مثل:   192.168.2.45 به نمايش دهدهي نقطه دار معروف است . و هر يك از اعداد هشت بيتي را گاهي اكتت يا كواد مي نامند(اين واژه ها از اين جهت به كار مي روند كه كامپيوتر هايي هستند كه واژه متداولتر بايت درآنها معادل هشت بيت نمي باشد).از آنجا كه هر كواد معادل دهدهي يك عدد باينري هشت بيتي است مقادير ممكن آن از صفر تا 255 مي باشد. به اين ترتيب محدوده كامل آدرس هاي  IP ممكن از 0.0.0.0 تا 255و255و255.255 است.

آدرس هاي  IPبه خودي خود نماينده كامپيوتر ها نيستند بلكه نماينده واسطهاي شبكه مي باشند.كامپيوتري كه دو كارت واسط شبكه يا يكNIC و يك اتصال مودم به سرويس دهندهTCP/IP  دارد داراي دو آدرسIP مي باشد.سيستمي كه دو يا چند واسط دارد را چند ميزباني مي گويند،حال اگر اين واسطها كامپيوتر را به شبكه هاي مختلف وصل كنند و سيستم چنان پيكر بندي شده باشد كه بار را بين شبكه ها منتقل كند،مي گويند اين سيستم عمل مسير ياب را انجام داده است.

نكته: مسير ياب مي تواند يك كامپيوتر معمولي باشد با دو واسط نرم افزاري و شبكه با قابليتهاي مسير يابي،و يا يك وسيله سخت افزاري اختصاصي باشد كه مخصوصاً براي مسير دهي بار شبكه طراحي شده است.گاهي در استانداردهاي TCP/IPبراي اشاره به مسير ياب از واژه دروازه استفاده مي شود،در حالي كه در واژگان استاندارد شبكه دروازه به عنوان يك وسيله كاربردي تعريف مي شود كه بار را بين شبكه هايي با پروتكل هاي مختلف منتقل مي كند،مثل يك دروازه پست الكترونيكي .اين دو را نبايد با هم اشتباه كرد.

هر آدرسIP حاوي بيت هايي است كه يك شبكه را متمايز مي كنند، و بيت هايي كه يك واسط (كه ميزبان ناميده مي شود) را روي آن شبكه مشخص مي كنند.براي اشاره به يك شبكه،سيستم ها فقط از بيت هاي شبكه استفاده مي كنند،و به جاي بيت هاي ميزبان صفر قرار مي دهند.مسيريابها نيز براي فرستادن بسته ها به مسير ياب ديگري كه به شبكه مقصد وصل است از بيت هاي شبكه استفاده مي كنند،و او داده را براي سيستم ميزبان مقصد ارسال مي كند.

ماسك زير شبكه

هميشه بعضي از بيت هاي آدرسIP براي شناسايي شبكه و بعضي براي شناسايي ميزبان اختصاصي داده مي شوند،اما تعداد بيت هايي كه براي هر يك از اين مقاصد به كار مي رود هميشه يكي نيست.در بسياري از آدرس ها 24 بيت براي شبكه و هشت بيت براي ميزبان به كار

مي رود،ولي مرز بين بيت هاي شبكه و ميزبان مي تواند هرجايي از آدرس باشد.براي دانستن اينكه براي هر منظور كدام بيت ها به كار مي رود هر سيستم TCP/IPبه همراه آدرس IP خود يك ماسك زير شبكه نياز دارد.ماسك زير شبكه يك عدد 32 بيتي است كه بيت هاي آن متناظر با بيت هاي آدرس IP هستند. هر بيت از ماسك كه مقدار آن يك (1) است نشان مي دهد كه بيت متناظر از آدرس IP بخشي از شناسه شبكه است ،و هر بيت صفر(0) نشان مي دهد كه بيت آدرس متناظر بخشي از شناسه ميزبان مي باشد.مثل آدرس IP،ماسك زير شبكه نيز با نمايش دهدهي نقطه دار نشان داده مي شود ،بنابراين هر چند ممكن است ماسك در ظاهر مثل آدرس IP باشد،ولي عملكرد آن كاملاً متفاوت است.

به عنوان مثال سيستمي با پيكر بندي TCP/IPزير را در نظر بگيريد:

آدرس IP: 192.168.2.45

ماسك زير شبكه :255.255.255.255

در اين مثال قسمت 192.168.2 آدرس IP شبكه،و 45،ميزبان را مشخص مي كند. در شكل دهدهي ممكن است اينها گيج كننده باشند

ولي معادل باينري آنها عبارت است از:

آدرس IP:

11000000101010000000001000101101

ماسك زيرشبكه:

11111111111111111111111100000000

 همان طور كه در اين مثال ديده مي شود مرز بين بيت هاي شبكه و ميزبان،محل بين سومين و چهارمين كواد است .اما اين خط مرزي الزاماً بين كواد ها نيست .مثلاً ماسك زير شبكه 12.255.255.240 بيت را به آدرس ميزبان اختصاص مي دهد،زيرا معادل باينري اين ماسك عبارت است از :

11111111111111111111000000000000  

خط مرزي بين بيت هاي شبكه و ميزبان مي تواند در هر جايي از 32 بيت ماسك قرار بگيرد،اما هرگز بيت هاي شبكه با بيت هاي ميزبان در آميخته نمي شوند و هميشه خط مشخصي بيت هاي شبكه در چپ را از بيت هاي ميزبان در راست جدا مي كند.  

ثبت آدرس IP

براي اينكه آدرس هاي IPسيستم هاي شبكه را به طور يكتا مشخص كنند آدرس هيچ دو واسطي نبايد يكي باشد.در يك شبكه خصوصي اين مديران هستند كه بايد اطمينان حاصل كنند تمام آدرس ها منحصر به فرد هستند.آنها مي توانند اين كار را شخصاً انجام دهند،با رديابي آدرس هايي كه به شبكه ها و ميزبانها اختصاص داده شدهاند،و يا

مي توانند از سرويسي مثلDHCP(پروتكل پيكربندي پويايي ميزبان)

استفاده كنند،كه تخصيص آدرس را به صورت خودكار انجام مي دهد.

اما در اينترنت اين مشكل خيلي پيچيده تر است.در شرايطي كه مديران

مختلف هزاران شبكه مختلف سراسر جهان را كنترل مي كنند،نه تنها غير عملي است كه آنها جمع شوند و اطمينان حاصل كنند كه هيچ آدرسي تكراري نيست،بلكه هيچ سرويسي جهاني هم وجود ندارد كه بتواند تخصيص آدرس خودكار انجام دهد.در عوض بايد يك دفتر يا اداره ثبت براي تخصيص آدرس هاي  IPوجود داشته باشد كه اطمينان حاصل كند آدرس تكراري وجود ندارد.

اما حتي اين هم كار سختي است،زيرا ميليون ها سيستم به اينترنت وصل هستند.در حقيقت چنين اداره ثبتي وجود دارد ولي به جاي تخصيص آدرس ميزبان به تك تك سيستم ها ،به شركتها و سازمانها آدرس شبكه اختصاصي ميدهد.سازماني كه مسئول ثبت آدرس هاي شبكه براي اينترنت است(LANA) نام دارد.

Internet Assigned Numbers Authority  Internet                 

پس از اينكه سازماني يك آدرس شبكه را در يافت كرد،مدير شبكه موظف است كه آدرس هاي ميزبان يكتايي را به دستگاههاي آن شبكه اختصاص دهد.

نكته: سايت وبLANA،www.iana.org است.

اين سيستم دو سطحي مديريتي يكي از قواعد سازماني اصلي اينترنت  است.ثبت نام دامنه نيز به همين شكل كار مي كند. يك اداره ثبت مثل

NETWORK SOLUTIONS نامهاي دامنه سازمان ها و اشخاص را ثبت مي كند ، و مديران هر يك از دامنه ها مسئول تخصيص نامهايي از دامنه مزبور به ميزبانان خود هستند .

كلاس هاي آدرس IP

IANA  چندين كلاس مختلف از آدرس هاي شبكه را ثبت مي كند ، كه ماسك زير شبكه آنها با هم متفاوت است ، اين كلاس هاي آدرس به طور خلاصه در جدول آمده اند .

اين كلاس هاي مختلف براي آن تعريف شده اند كه بتوان شبكه هايي با اندازه هاي مختلف كه مناسب سازمانها و كاربردهاي مختلف باشند ايجاد كرد . شركتي كه يك شبكه نسبتاً كوچك دارد مي تواند يك آدرس كلاس C را به نام خود به ثبت برساند ، كه چون آدرس هاي اين كلاس فقط هشت بيت ميزبان دارند تا 254 سيستم را پشتيباني

مي كنند . از سوي ديگر يك سازمان بزرگ ميتواند از آدرس هاي كلاس B يا A استفاده كند كه 15يا24بيت ميزبان دارند ، و با استفاده از آنها زير شبكه ايجاد كند. با (( قرض گرفتن)) برخي از بيتهاي ميزبان و استفاده از آنها براي ايجاد شناسه هاي زير شبكه ، كه اساساً شبكه هايي در داخل يك شبكه هستند ميتوان زير شبكه ايجاد كرد.

كلاس هاي آدرس IP

                                      كلاس   A           كلاسB                كلاسC             كلاسD           كلاسE

  بيتهاي آدرس شبكه        8                   16               23               -             -

 بيتهاي آدرس ميزبان        24                 16               8                -             -

ماسك زير شبكه     255.0.0.0   255.2555.0.0   255.255.255.0     -                -

آدرس هاي شروع       0                   10                   110              110      1111    

مقادير اولين بايت        127-0    191-128           223-192   239-224  255 -240

تعداد شبكه ها           127             16384           2097151          -                -

تعداد ميزبانها      16777214           65523                254              -               -

مطمئن ترين راه براي شناسايي كلاس يك آدرس خاص ملاحظه مقدار اولين كواد آن است.اولين بيت آدرس هاي كلاس A هميشه صفر است،و اين بدان معني است كه مقدار باينري كواد آنها مي تواند 0000000 تا 011111111 باشد،يعني صفر تا 127.به همين ترتيب ،دو بيت اول آدرس هاي كلاس B هميشه 10 است،كه منجر به مقادير 1000000 تا 10111111 براي اولين كواد مي شود،يعني 128 تا 191.سه بيت اول آدرس هاي كلاس C نيز هميشه 110 است

بنابراين مقداراولين كوادآنها ميتواند از 11000000 تا 11011111 باشد،يعني 192 تا 223.

در عمل شركتها و سازمانهاي مالك شبكه براي كار ثبت آدرس هاي شبكه خود به طور مستقيم با LANA تماس نمي گيرد،بلكه شركتهايي هستند كه در كار فراهم كردن امكان دستيابي به اينترنت مي باشند،و فراهم كننده خدمات اينترنت ((ISP ناميده مي شود.آنها چند شبكه را ثبت مي كنند و دسته دسته آدرس ها را در اختيار سرويس گيرندگان مي گذارند.آدرس هاي كلاس D مثل ساير كلاس ها به صورت دسته اي اختصاص داده نمي شود،اين قسمت از فضاي آدرس به آدرس هاي چند مقصدي اختصاص داده شده است آدرس هاي چند مقصدي نماينده گروهي از سيستم هستندكه يك خاصيت مشترك دارند،ولي الزاماً در يك محل قرار ندارند يا حتي تحت مديريت يك سازمان هم نيستند.مثلاً بسته هايي كه به آدرس چند مقصدي 244.0.01 ارسال مي شوند توسط همه مسير يابها ي زير شبكه محلي پردارش مي گردند.

دسته آدرس هايي كه تحت عنوان كلاس E مشخص شده اند براي آينده رزرو شده اند.

آدرس هاي IP ثبت نشده

ثبت آدرس IP مخصوص شبكه هايي است كه به اينترنت وصل هستند وكامپيوترهايي دارند كه بايد از شبكه هاي ديگر قابل دسترسي باشند.

وقتي يك آدرس شبكه ثبت ميشود هيچ كس ديگري مجاز به استفاده از آن نيست و مسير يابهاي اينترنت اطلاعات لازم براي ارسال بسته هابه آن شبكه را دارند . در يك شبكه خصوصي كه به اينترنت وصل نيست لزومي ندارد كه آدرس هاي شبكه ثبت شوند .

براي شبكه اي كه كاملاً از اينترنت مجزاست مديران مي توانند از هر آدرس IP كه مي خواهند استفاده كنند ، مشروط بر اينكه روي يك شبكه آدرس تكراري وجود نداشته باشد . اما در اين صورت اگر هر يك از كامپيوتر هاي شبكه به هر صورتي به اينترنت وصل شود امكان بروز تداخل بين يك آدرس داخلي و سيستمي از اينترنت كه اين آدرس براي آن ثبت شده است وجود دارد . مثلا اگر اتفاقاً به يكي از سيستم هاي شبكه خود آدرس يك سرويس دهنده وب مايكروسافت را اختصاص داده باشيد ، كاربردي از شبكه كه مي خواهد به سايت مايكروسافت دست يابد ممكن است به جاي آن به آن دستگاه داخلي كه همان آدرس را دارد برسد .

براي پيشگيري از اين تداخلها ، 1918RFC ، (( تخصيص آدرس براي اينترنتهاي خصوصي )) سه دامنه آدرس را مشخص كرده است كه مخصوص استفاده در شبكه هاي ثبت نشده هستند . اين آدرس ها به هيچ شبكه ثبت نشده اي اختصاص داده نشده اند و بنابراين مي توانند مورد استفاده هر سازمان عمومي يا خصوصي قرار بگيرند .

آدرسهاي IPي ثبت نشده براي شبكه

كلاس A      10.0.0.0   تا    10.255.255.255

كلاس B   172.16.0.0  تا    172.31.255.255  

كلاسC   192.168.0.0 تا  192.168.255.255

استفاده از آدرس هاي  IPثبت نشده نه تنها فرآيند تهيه ، تخصيص آدرس به سيستم هاي شبكه را تسهيل مي كند،بلكه آدرس هاي IP  ثبت شده را نيز براي استفاده توسط سيستم هايي كه براي ارتباطات مستقيم اينترنت واقعاًبه آنها نياز دارند ذخيره ميكند.مثل بسياري از طراحيهاي ديگر در زمينه مسائل كامپيوتري ،هيچ كس در آغاز ظهور اينترنت انتظار نداشت كه تا اندازه كنوني رشد كند و به اين عظمت برسد.بدين لحاظ تصور مي شدكه فضاي آدرس 32 بيتي پروتكل IP آن قدر بزرگ است كه پاسخ گوي نيازهاي آينده باشد،بنابراين آدرسهاي IP ،32 بيتي در حال اتمام مي باشدبنابراين آدرس هاي ديگر در نظر گفته شد،اين آدرس پروتكل IPV6 نام دارد كه به جاي IPV4 قرار گرفته است،IPV6 ،128 بيتي مي باشد و آن قدر فضاي آدرس اين IP زياد مي باشد كه اگر تمام افراد از اين آدرس استفاده كنند باز هم تمام نشدني است.

آدرس هاي IP  خاص

غير از دسته آدرس هايي كه براي استفاده شبكه هاي ثبت نشده اختصاص داده شده اند،آدرس هايي ديگري هم هستند كه به شبكه هاي ثبت شده اختصاص نيافته اند،زيرا براي اهداف خاصي به كار مي روند.                      

آدرس هاي IP  خاص

آدرس                   مثال                                                    عملكرد

همه بيت ها 0         0.0.0.0                        آدرس ميزبان جاري روي شبكه جاري است.

همه بيت ها 1        255.255.255.255         همه ميزبان هاي شبكه محلي را مشخص  

                     ميكند.                                                                       

همه بيت هاي ميزبان 0         192.168.2.0                يك شبكه را مشخص مي كند.

همه بيت هاي ميزبان 1        192.168.2.255            همه ميزبان هاي شبكه ديگري را                                                                                                                 

                                                                     مشخص مي كند.

همه بيت هاي  شبكه      0.0.0.22       يك ميزبان خاص روي شبكه جاري را مشخص مي

                                                  كند.

اولين كواد 127          127.0.0.1      آدرس دور برگردان ميزبان داخلي.

براي تعيين آدرسهاي IP كه به سيستم ها اختصاص داده مي شود بايد چهار بيت شناسه زير شبكه و 12 بيت شناسه ميزبان را به طور جداگانه بعلاوه يك كردو نتايج را به فرم دهدهي تبديل نمود.بنابراين با فرض داشتن آدرس شبكه كلاس Bي 172.16.0.0 . ماسك زير شبكه 255.2555.240.0 ،اولين آدرس IPي اولين زير شبكه اين آدرس باينري زير را خواهد داشت:

000000001  00010000  00010000 10101100

دو كواد اول معادل باينري 172 و 16 هستند .كواد سوم شامل شناسه چهار بيتي زير شبكه  است با مقدار 0001،و چهار بيت اول شناسه 12 بيتي ميزبان.از آنجا كه اين اولين آدرس اين زير شبكه است،مقدار شناسه ميزبان 000000000001 ميباشد.

با وجود اينكه اين 12 بيت در قالب يك عدد افزايش مقدار پيدكرد،اما

هنگام تبديل مقادير باينري به دهدهي بايد هر كواد را به صورت جداگانه در نظر گرفت.بنابراين مقدار كواد سوم(00010000) به فرم دهدهي 16 است،و مقدار كواد چهارم (00000001)به فرم دهدهي 1 است،كه منجر به آدرس IPي 172.16.16.1 مي شود.

مثلاً آدرس زير شبكه،اين آدرس IP  به صورت زير مي باشد:

 172.16.32.1

 كه زير شبكه هاي آن به صورت زير است:

172.16.31.25-172.16.16.1

172.16.47.25-172.16.32.1

172.16.63.25-172.16.48.1

172.16.79.25-172.16.68.1

172.16.95.25-172.16.80.1

172.16.111.25-172.16.96.1

172.16.127.25-172.16.112.1

172.16.143.25-172.16.128.1

172.16.159.25-172.16.144.1

172.16.175.25-172.16.160.1

172.16.191.25-172.16.176.1

172.16.207.25-172.16.192.1

172.16.223.25-172.16.208.1

172.16.239.25-172.16.224.1

وقتي زير شبكه ها به اين ترتيب ايجاد مي شوند محاسبه دستي آدرس                                                                                                                                                                                                                       

 IP لازم نيست.برنامه هاي خدماتي اي وجود دارد كه مي توان در آنها يك آدرس شبكه و كلاس را مشخص كرد و سپس تعداد بيتهايي كه براي شناسه زير شبكه به كار ميرود را انتخاب نمود.

درگاهها و سوكتها

آدرسIP اين امكان را فراهم مي كنندكه بار شبكه به يك سيستم خاص هدايت شود ولي زماني كه بسته ها وارد كامپيوتر شدند و شروع به بالا رفتن در پشته پروتكل كردند بايد به طرف برنامه خود بروند كه اين كار توسط لايه انتقال انجام مي شود.پروتكل هاي لايه انتقال TCP يا UDP مي باشد،براي مشخص كردن اينكه ازكدام   پروتكل استفاده شده از شماره درگاه مي توان استفاده كرد.شماره درگاههايي كه به صورت دائمي به سرويس هاي خاص اختصاص داده مي شود شماره درگاههاي معروف ناميده مي شود.

در هر سيستم TCP فايلي به نام SERVICES وجود دارد كه فهرستي از رايجترين شماره درگاههاي معروف و سرويس هايي كه اين شماره ها به آنها اختصاص مي يابد را دارا مي باشد.

به مجموع آدرس  IP و يك شماره درگاه سوكت مي گويند.در فرمت (URL) كه مخفف كلمه UNIFORM RESOURCE LOCATOR

است ،لازم مي باشد يك سوكت با آدرس IP وبه دنبال آن شماره درگاه نمايش داده شود وبين آنها دو نقطه قرار گيرد،مثل 192.168.2.45:80

البته همه شماره درگاهها معروف نيستند،زماني كه يك سرويس گيرنده  مي خواهد به يك سرويس دهنده معروف مثل يك سرويس  دهنده وب وصل شود از شماره درگاه آن سرويس استفاده مي كند،اما شماره درگاهي را كه ميخواهد به عنوان مقدار درگاه مبدأ خود  از آن استفاده كند را به طور تصادفي انتخاب مي كند ،اين شماره درگاه  زود گذر ناميده مي شود.سرويس دهنده وب با دريافت بسته اي از سرويس گيرنده مقدار درگاه مبدأ را مي خواند و مي فهمد كه بايد پاسخ خود را به شماره درگاهي كه سرويس گيرنده انتخاب كرده است،بفرستد.

هر چند آدرسهايIP وسيله اي براي تشخيص شبكه ها  وميزبانها هستند،اما به خاطرسپردن آنها براي كاربران سخت است.به همين خاطر سيستم نام دامنه به وجود آمد(DNS) تا اسامي بهتري به آنها بدهد.

بسته ها فقط توسط آدرس هاي IP به سوي مقصد خود ميروند.زماني كه كاربر نام DNS را در برنامه خود به كار مي برد سيستم اولين كاري كه انجام مي دهد برقراري ارتباط با يك سرويس دهنده DNS است تا آن نام را به آدرس IP  تبديل كند.

پروتكل هاي TCP/IP

از جمله پروتكله هاي TCP/IP مي توان به PPP  وSLIP وRARP و  ARPاشاره كرد. پروتكل اينترنت خط سري (SLIP) وپروتكل هاي نقطه به نقطه (PPP) در ميان پروتكل هاي TCP/IP منحصر به فرد

مي باشد زيرا اعمال لايه پيوند داده ها را در اختيار دارد. SLIPوPPP

براي استفاده با مودم ها و اتصالات مستقيم ديگر كه نيازي به كنترل دستيابي به رسانه (MAC) ندارند طراحي شده اند.چون كه اين دو پروتكل فقط دوسيستم را به هم وصل ميكند پروتكل نقطه به نقطه يا انتها به انتها ناميده مي شود.از اين دو براي برقراري ارتباط با WAN

استفاده مي شود،چه مي خواهد به LAN  متصل باشد چه نباشد.

همه PCها زماني كه مي خواهند به به اينترنت دسترسي داسته باشند از مودم براي وصل شدن به يك ISP استفاده مي كنند،كه اين كار توسط PPP انجام مي شود. هر چند برخي انواع سيستم ها هنوز از SLIP استفاده مي كنند . LAN ها نيز در مسير يابهاي خود براي وصل شدن به يك ISP و برقراري امكان دستيابي به اينترنت براي كل شبكه يا براي وصل شدن به يك LAN ديگر و تشكيل يك اتصال WAN ، از اتصالات SLIP يا PPP استفاده مي كنند . هرچند اين دو پروتكل تداعي كننده اتصالات مودم هستند ، ولي فناوري هاي ديگر لايه فيزيكي از جمله خطوط استيجاري ، ISDN ، رله فريم و ATM هم مي توانند از SLIP و PPP استفاده كنند .

SLIP و PPP پروتكلهاي اتصال گرا هستند كه به ساده ترين بيان يك پيوند داده را بين دو سيستم بر قرار مي سازند . آنها ديتاگرام هاي IP را براي انتقال بين كامپيوترها كپسوله مي كنند ، همان كاري كه اترنت و Token Ring هم انجام ميدهند ، ولي آنها از فريم خيلي ساده تري استفاده مي كنند . دليل آن اين است كه اين پروتكل ها مشكلات پروتكلهاي LANرا ندارند . از آنجا كه پيوند فقط از يك اتصال بين دو كامپيوتر تشكيل مي شود ، نيازي به مكانيزم هاي كنترل دستيابي به رسانه اي همچون CSMA/CD يا تبادل توكن نخواهد بود . همچنين در رابطه با آدرس دهي بسته ها به يك مقصد خاص مشكلي وجود ندارد،  از آنجا كه فقط دو كامپيوتر در اتصال شركت دارند داده ها فقط به يك جا مي توانند بروند .

پروتكل SLIP

 اين پروتكل در سال 1980 شكل گرفت كه يكي از ساده ترين راه حل براي ارسال داده بر روي اتصال سري مي باشد،قالب اين فريم خيلي ساده مي باشداين فريم فيلدي به نام End داردكه در واقع پايان همه داده را مشخص مي كند ،در بعضي از سيستم ها قبل از داده يك فيلدEND وجود داردكه دليل آن اين است كه اگر نويزي پيش بيايد دريافت كننده با آن مثل يك بسته رفتار مي كند زيرا در دو طرف فيلد END به كار رفته است.عيب اين روش اين است كه با وجود اين كه روش خيلي ساده و آسان است ،در واقع سربار كمي را به داده اضافه مي كند اما فاقد ويژگيهايي است كه مي توانست آن را به عنوان پروتكل مفيدتر تبديل كند.مثلاً اين پروتكل ،اين امكان را ندارد كه هر سيستم را در اختيار سيستم ديگر قرار دهد به معناي ديگر هر دو سيستم بايد با يك آدرسIP كار كنند،دوم اينكه SLIP ،زماني كه يك فريم را مي فرستد نميتواند پروتكل آن را شناسايي كند .اين پروتكل قابليت تشخيص و تصحيح خطا را نداردكه اين مسئله باعث مي شود زماني كه در يك بسته خطا پيش بيايد ،تشخيص آن با تاخير مواجه ميشود.

پروتكل PPP

اين پروتكل در مقابل SLIP است كه قابليتهاي بهتري دارد كه ميتواند پروتكل هاي مختلف لايه شبكه را با هم تركيب كند،البته هزينه اين ويژگيها نسبت به سايرين بيشتر مي باشد.PPP فقط حداكثر 8 بايت به هر بسته اضافه مي كند.

قالب فريم PPP

1                 2 يا4            متغير            2يا 1                     1                 1

فيلد flag: اين فيلد شروع و پايان فريم را نمايش مي دهد.

Protocol: نوع پروتكل بسته را نمايش مي دهد.

Checksum: براي تشخيص خطاست و از روش CRC براي خطايابي استفاده مي كند.پروتكل نقطه به نقطه تشخيص خطا را انجام مي دهد،مقدار اين فيلد 2 يا 4 مي باشد.

Payload: اندازه اين فيلد محدود مي باشد و حداكثر اندازه آن 1500 بايت مي باشد.همان ديتا مي باشد،معمولا بسته اي را كه از لايه بالاتر گرفته است،در واقع بسته اي كه حمل ميكند.

Control: هميشه ثابت است و نوع قالب فريم را مشخص مي كند،مربوط به فريم هاي اطلاعاتي مي باشد كه نشان مي دهد بسته حاوي يك پيغام اطلاعاتي بدون شماره مي باشد.

Address: هميشه ثابت است و پخشي مي باشد زيرا همه آن را دريافت مي كنند.

فريم LCP

پروتكل كنترل ارتباط    Link control protocol         زماني كه سيستم ها با هم ارتباط بر قرار كردند براي اينكه بتوانند از قابليتها و ويژگي هاي خود اطلاع پيدا كنند از LCP استفاده مي كنند اين به اين خاطر است زماني كه دو سيستم آشنايي كاملي از هم داشته باشند بهترين اتصال را مي توانند داشته باشند پس از اين كه دو سيستم پس از مذاكره به توافق رسيد نيز فرآيند بر قراري پيوند ادامه مي يابد .

فرمت LCP

       دو بايت                                 يك بايت                                   يك بايت            

طول:اين فيلد دو بايت دارد و طول پيغام LCP،شامل فيلدهاي كد،شناسه،طول،داده را مشخص مي كند.

شناسه:براي اينكه بين تقاضا و پاسخ هاي يك مبادله LCP تناظر باشد به كار مي رود.

كد:يك بايت طول دارد نوع پيغام LCPرا مشخص مي كند.اين كدها شامل زير ميباشد:

1.تقاضاي پيكر بندي

2.تصديق پيكر بندي

3.رد پيكربندي

4.عدم تصديق پيكربندي و.....

داده:اطلاعات مربوط به نوع خاص پيغام LCP است كه در فيلد كد مشخص شده است.

پروتكل هاي تأييد اعتبار

دو تا از پروتكل هاي تأييد اعتبار PAPو CHAP هستند.در پروتكل PPP مي توان براي تاييد اعتبار از يك پروتكل خارجي استفاده كرد تااز ورود غير مجاز خودداري شود.

فريم PAP

اين پروتكل ضعيف مي باشد و نام حساب كاربر و رمز عبور را به صورت متني ارسال مي كند.

زماني سيستم ها از اين پروتكل استفاده مي كنند كه هيچ پروتكل تاييد اعتبار مشتركي وجود نداشته باشد .

قالب PAP :

دو بايت                                                يك بايت                                يك بايت

كد:يك بايت طول دارد،نوع پيغام PAP رابا استفاده از اين مقادير مشخص مي كند:

1.تقاضاي تاييد اعتبار

2.تصديق تاييد اعتبار

3.عدم تصديق اعتبار

شناسه:يك بايت طول دارد براي اينكه بين تقاضا و پاسخهاي يك مبادله PAP تناظر برقرار باشد ازاين فيلد استفاده مي شود.

طول: دو بايت است،طول پيغام PAP شامل فيلدهاي كد ،شناسه،

طول،داده را مشخص مي كند.

داده:طول آن متغير است فيلدهاي آن به صورت زير مي باشد:

طول IDي همتا:يك بايت است كه طول فيلد IDي همتا را مشخص مي كند.

طول كلمه عبور:يك بايت است و طول فيلد كلمه عبور را مشخص مي كند.

كلمه عبور:مقدار اين فيلد متغير مي باشد و نام اكانتي كه در فيلد IDي همتا است را مشخص ميكند.

طول پيغام:مقدار اين فيلد يك بايت مي باشد و طول فيلد پيغام را مشخص  مي كند.

پيغام:مقدار آن متغير است شامل يك پيغام متني مي باشد وموفقيت يا شكست تأييد اعتبار را مشخص مي كند.

فريم CHAP

امنيت اين پروتكل از PAPبيشتر مي باشد و نام اكانت و كلمه عبور را به صورت متني ارسال نمي كند.فرمت پيغام آن مانند PAPاست.

قالب فريم CHAP

كد:طول آن يك بايت مي باشد و نوع پيغام CHAP را مشخص مي كند.اين پيغام ها به صورت زير مي باشد:

1.مطالبه

2.پاسخ

3.موفقيت

4.شكست

شناسه:براي اينكه بين تقاضا و پاسخهاي يك مبادله CHAP تناظر برقرار باشد به كار ميرود.

طول:مقدارآن دو بايت است،طول پيغام CHAPشامل كد،شناسه،طول

وداده را معيين مي كند.

داده:مقدار اين فيلد متغير مي باشد.شامل تعدادي فيلد از جمله طول،مقدار،نام،پيغام مي باشد.

فريم NCP

پروتكل انتقال كنترل شبكه (NCP) سيستم هاي PPP براي اطلاع از اتصالات از پروتكل لايه شبكه استفاده مي كنند فرمت NCP تقريباً مشابه LCP است .

قالب آن فقط در فيلد كد مقادير 1 تا 7 را پشتيباني مي كنند .

اتصالات PPP

فاز برقراري پيوند : در فاز،سيستمي كه اتصال را راه اندازي كرده يك پيغام تقاضاي پيكر بندي و به مقصد ارسال مي كند از جمله اين تقاضاها اين است كه آيا مي خواهد از تاييد اعتباري و نظارت بر چگونگي كيفيت پيوند استفاده كند . اگر دريافت كننده بتواند همه انتخابهايي كه مشخص شده را پشتيباني كند يك پيغام تصديق ميفرستد

و اگر بتواند انتخابهاي داخل تقاضا را تشخيص دهد اما نتواند آن انتخابهايي را كه فرستنده تعيين كرده پشتيباني كند در پاسخ به فرستنده يك پيغام مي دهد ومي گويد كه نمي تواند اين پيكر بندي را پشتيباني كند،بنابراين سيستمي كه اتصال را راه اندازي كرده بود يك پيغام مبني بر پيكر بندي ديگر توليد ميكند .

فاز تأييد اعتبار

اين فاز اختياري ميباشد و اگر پروتكل تأييد اعتبار انتخاب شود LCP به كار مي افتد.براي تأييد اعتبار از پروتكل هاي PAP و CHAP استفاده ميشود.در تأييد اعتبار  PAPفرستنده يك تأييد اعتبار را كه شامل نام حساب كاربر و رمز عبوراست را مي فرستد و سپس گيرنده پيغامي را جهت پاسخ به تأييد اعتبار يا عدم آن مي فرستد .CHAP  از  PAPامنيت بيشتري دارد.

استفاده از يك پروتكلي كه نظارت بر كيفيت پيوند داشته باشد اختياري مي باشد،هر چند كه اين انتخاب باعث مي شود كه فرستنده هر پروتكل دلخواهي را براي اين منظور تعيين كند،اما تنها يك پروتكل استاندارد شده است كه پروتكل گزارش پيوند نام دارد.

پروتكل ARP

پروتكل تحليل آدرس                                       Address solation protocol  بر خلاف بيشتر پروتكل هاي TCP/IP پيغام هاي ARP در ديتاگرام IPمنتقل نمي شود،به طور دقيق مشخص نيست كه ARP مربوط به كدام لايه مي باشد،بعضيها معتقدند كه ARP يك پروتكل لايه پيوند داده ها مي باشد زيرا به IPسرويس مي دهد در حالي كه گروهي ديگر بر اين باورند كه آن به اينترنت متعلق مي باشد زيرا پيغام هاي آن در لايه پيوند داده ها انتقال مي يابد.اين پروتكل آدرس IP را به آدرس سخت افزاري تبديل مي كند.

نحوه عملكرد اين پروتكل به اين صورت مي باشد كه در يك بسته IP آدرس مقصد به شكل آدرس IP قرار دارد .اما در شبكه محلي مقصد آدرس هاي فيزيكي يا اترنتي ميزبان ها قابل شناسايي هستند .بنابراين وقتي قرار است مقصد يك بسته IP در داخل LAN شناسايي شود لازم است با داشتن آدرس IP به دنبال آدرس فيزيكي جستجو شود.

قرارداد ARP اين تبديل را انجام مي هد زماني كه مسيرياب يك بسته ARP در شبكه محلي پخش مي كند كه مضمون آن اين است «كه اين آدرس IP مال چه كسي مي باشد؟» فقط ميزباني كه صاحب آن آدرس IP است،جواب مي دهد و آدرس فيزيكي خود را ارسال ميكند. بيشترين تفاوت بين آدرس هاي IP و آدرس هاي سخت افزاري آن است كه وظيفه IP اين است كه بسته را به مقصد نهايي كه آن را بر عهده دارد.اگر مقصد روي همان  قطعه شبكه اي باشد كه هست پروتكل IP از ARP استفاده مي كند تا آدرس IP مقصد نهايي را به يك آدرس سخت افزاري تبديل كند،اما اگر مقصد روي شبكه ديگري باشد پروتكل IP براي تعيين آدرس مقصد نهايي از ARP استفاده

نمي كند.

قالب فريم ARP

نوع سخت افزار:دو بايت است،نوع آدرس سخت افزار فرستنده و دريافت كننده مي باشد.

نوع پروتكل:دو بايت است،نوع پروتكل فرستنده و دريافت كننده را مشخص مي كند.

اندازه سخت افزار:يك بايت است،اندازه سخت افزاري فرستنده و گيرنده را مشخص مي كند.

اندازه پروتكل:مقدار آن يك بايت است،اندازه آدرس پروتكلي فرستنده و گيرنده را تعيين مي كند.

آپ كد:دو بايت مي باشد وظيفه آن مشخص كردن نوع پيغام داخل بسته مي باشد.

آدرس سخت افزاري فرستنده:آدرس سخت افزاري فرستنده را مشخص مي كند.مقدار اين فيلد توسط مقدار فيلد سخت افزار مشخص ميشود.

آدرس سخت افزاري هدف:آدرس سخت افزاري مقصد را تعيين

مي كند.

آدرس پروتكلي فرستنده: آدرس پروتكلي فرستنده را تعيين مي كند.

آدرس پروتكلي هدف:آدرس پروتكلي مقصد را تعيين مي كند.

ARP CACHE

چون پيغام ARP براي همه سيستم ها فرستاده مي شود بنابراين بار شبكه زياد مي شود لذا براي اينكه باري از شبكه كاسته شود سيستم TCP/IP براي مدت زمان معيني آدرس هاي سخت افزاري را در حافظه ذخيره مي كند چون ممكن است بعدها دوباره اين آدرس هاي سخت افزاري مورد نياز باشد. اين حافظه پس از مدتي سيستم آن را پاك كند زيرا ممكن است كه ماشين كارت شبكه يا آدرس  IP خود را عوض كند.

پروتكل RARP

اين پروتكل عكس عمل ARP را انجام مي هد.RARP آدرس سخت افزاري را به صورت پخشي ارسال مي كند و در پاسخ يك آدرس IP را دريافت مي كند.

RARP در سيستم هايي كه بدون ديسك هستند طراحي شده و

مي تواند آدرس هاي IP را در اختيار همه بگذارد.وقتي كه يك استگاه بدون ديسك راه اندازي مي شود آدرس IP خود را ندارد اما سخت افزاري را دارد زيرا روي كارت شبكه قرار دارد بنابراين بر روي شبكه مي رود و سيستمي به نام RARP SERVER  به او كمك مي كند.

پروتكل IP

اين پروتكل يك پروتكل بدون اتصال و غير قابل اعتماد است .وظيفه IP تحويل بسته ها به مقصد نهايي آنها مي باشد.آدرس دهي IP با آدرس دهي كه در لايه پيوند داده ها انجام مي گيرد فرق دارد .پروتكل هاي لايه پيوند در واقع فقط مبدأ بسته ها را مي دانند از اينكه مقصد آنها كجاست بي خبر هستند.در لايه پيوند داده ها براي اينكه بسته اي به مقصد برسد از مسير ياب استفاده مي شود.در واقع بسته ها توسط مسيرياب هاي واسطه كه به آنها هاپ(HOP) گفته مي شود به سوي مقصد هدايت مي شوند.اما در آدرس دهي IP آدرس مقصد همان آدرس نهايي مقصد مي باشد. 

قالب فريم IP

Version: طول آن چهار بيت است .اين فيلد نسخه IP را نمايش مي دهد.

Hlen :چهار بيت است.طو ل هدر را نمايش مي دهد.

Type of service : يك بايت است.به ميزبان اجازه ميدهد تا نوع خدمات مورد نياز خود را مشخص كند.

Total lenghs : دو بايت است.طول كل داده گرام شامل سرآيند و داده را مشخص مي كند.حداكثر آن 65536 بايت است.

Idenfication :دو بايت است.مشخص مي كند كه قطعه دريافتي متعلق به كدام داده گرام است.

DF: مخفف كلمه Donot fragment  است،به معني قطعه قطعه نكن.اين فرمان به مسيريابها مي گويد كه عمل خرد كردن را انجام ندهد زيرا مقصد نمي تواند قطعات را روي هم قرار دهد،مقدار اين فيلد اگر 1 باشد سيستم عمل خرد كردن را انجام نمي دهد.

MF: اين بيت براي اين است كه تا مطمئن شويم هيچ قطعه اي از دست نرفته است ودر مقابل مقدار فيلد Total length درست مي باشد.

*قبل از DF يك بيت خالي است،مكن است بعدها فيلدي در IP اضافه شود.

Fragment offset:دو بايت است. آدرس نسبي قطعه را نشان مي دهد.

Time of line:يك بايت است.مهر زماني است،زماني كه بسته از يك روتر مي گذرد يكي از عمرش كم مي شود و اگر مقدار آن به صفر برسد عمر آن تمام شده است.

Ptotocol:يك بايت است.پروتكل لايه بالاتر را مشخص ميكند.يعني بسته را تحويل كدام پروتكل لايه انتقال  بدهد.

Header check sum: براي تشخيص خطاست.از كد CRC

استفاده مي كند.دو بايت است.

آدرس مبدأ و مقصد 32 بيتي است.از نوع IP آدرس مي باشد.

option (انتخاب):مقدار آن متغير است.براي تست،اشكال زدايي و امنيت شبكه به كار مي رود.

همان طوركه قبلاً گفته شد مقصد آدرس IP همان مقصد نهايي است.در واقع IP مسير بسته ها را مشخص مي كند.

مسيريابي فرآيندي است كه در طي حركت بسته هر دفعه در هاپ به وجود مي آيد.سيستم مبدأ بسته را به مسير ياب ارسال مي كند و مسير ياب مشخص مي كند كه بسته بايد به كجا فرستاده شود.

اگر مقصد روي همان شبكه اي باشد كه مسيرياب به آن وصل شده بسته را به آنجا ارسال مي كند.اما اگر مقصد،شبكه ديگر باشد مسيرياب مشخص مي كند بسته بايد به كدام مسيرياب ديگر تحويل داده شود تا سرانجام به مقصدش برسد.مسيريابها از هيچ طريقي قادر نيستند كه بهترين مسير را انتخاب كنند،آنها فقط از قطعه شبكه هايي كه به آنها وصل هستند اطلاع دارند .براي اينكه مسيريابها از ديگر شبكه ها اطلاع بدست بياورند با استفاده از پروتكل هايي مثل RIP

(پروتكل اطلاعات مسيريابي) استفاده مي كنند.

براي اينكه بسته به مقصدخود برسد ،زماني كه بسته به مسيريابي مي رسدجدولي به نام جدول مسيريابي شكل مي گيرد،در اين جدول اطلاعات مربوط به بسته ها در آنجا نگه داري مي شود.

پروتكل IPV6

همان طور كه قبلاً گفته شد زماني كه اينترنت را طراحي كردند فكر نمي كردند كه اين قدرسريع رشد كند،اما اكنون كه گسترش پيدا كرده

آدرس هاي IP كافي نيستند،بنابراين فضاي آدرس آن را زياد كردند و از 32 بيت به 128 بيت گسترش دادند.

ICMP

يكي از پروتكل هاي لايه شبكه است .اين پروتكل دو وظيفه دارد:

1.گزارش خطا

2. زماني كه اطلاعات فرستاده شود،اگر درست فرستاده نشود،

فرستنده را از اين موضوع باخبر مي كند.

بسته كه ارسال مي شود،ماشين مبدأ و مقصد هيچ اطلاعاتي در مورد بسته ندارند و پروتكل IPچون بدون اتصال است هيچ تأييديه اي براي فرستنده نمي فرستد،بنابراين براي رفع اين مشكل از اين پروتكل استفاده مي شود.اين پيغام به گونه اي مي باشد كه كه اگر در بين راه براي بسته مشكلي به وجود بيايد،معمولاً بسته را دور مي ريزد و فرستنده را از مشكل پيش آمده باخبر مي كند.

پيغام هاي ICMP

                               1.Distination unreachable 

مقصد غير قابل دسترسي:اين پيام زماني فرستاده مي شود كه بسته مقصد را پيدا نكند و اين بسته دوباره به مبدأ فرستاه مي شود.و پيغام مي دهد كه مقصد غير قابل دسترسي است.يا اينكه اگر بسته بيت DF آن برابر 1 باشد نتواند تحويل داده شود.

2.Time Exceeded

افزون بودن:وقتي ارسال مي شود كه عمربسته تمام شده باشد وبسته دور ريخته مي شود.علت آن ايجادحالت بسته هاي سرگردان است.

3.Echo and Echo replay

براي اين است كه نشان دهد آيا مقصد فعال يا غيرفعال است.در واقع يك ماشين،ماشين ديگر را صدا مي زند و ماشين مقصد پاسخ مي دهد.

4.Time stamp request

مهر زماني است وقتي بسته اي فرستاده مي شود طرف مقابل مهر

مي زند،به نشانه اينكه او مي تواند جواب دهد.

پروتكل UDP

اين پروتكل بدون اتصال و غير قابل اعتماد است.بنابراين تصديق بسته وجود ندارد.اين پروتكل بيشتر براي شبكه هاي server/client به كار مي رود.كنه در آنها client يك تقاضا ارسال مي كند و پيغام پاسخ server نقش تصديق را دارد.اگر سيستمي تقاضايي را ارسال كند اما جوابي را دريافت نكند،دوباره آن را ارسال مي كند.سرويس هايي مانند DNS و DHCP از اين پروتكل استفاده مي كنند زيرا مي خواهند به صورت پخشي عمل كنند.

 قالب فريم UDP

: sours port شماره پورت مبدأ را نمايش مي دهد.دو بايت است.

Destination port: شماره پورت مقصد را نمايش مي دهد.دو بايت است.

UDP lenghts: طول كل پيغام UDP را مشخص مي كند.دو بايت است.

UDP checksum:خطاي بسته UDP را نمايش مي دهد.

دو بايت است.

كارهايي كه UDP نمي تواند انجام دهد:

كنترل جريان

كنترل خطا

ارسال مجدد در صورت دريافت بسته خراب

موارد استفاده از UDP

وقتي اعتماد مهم نباشد ،يعني مهم نباشد كه بسته به كجا فرستاده شود.

پروتكل TCP

يك پروتكل اتصال گراي قابل اعتماد است.TCP اغلب براي انتقال مقادير نسبتاً زياد داده به كار مي رود.اين پروتكل بر خلاف UDP ارسالات همگاني را پشتيباني نمي كند.

قالب فريم TCP

Source port: شماره درگاه فرستنده را مشخص مي كند.

Destination port: شماره درگاه گيرنده را مشخص مي كند.

Acknowledgment Number:شماره قطعه بعدي را كه سيستم تأييديه انتظار دريافت آن را دارد.32 بيتي است.

Header lenghs: چهار بيت است و طول هدر TCP را كه كلمه 4 بيتي است مشخص مي كند.

Reserved:شش بيت است براي آينده رزرو شده است.

Code bit:

Code bit:شش بيت است.شامل فيلد هاي زير:

URG:نشان مي دهد كه دنباله،حاوي داده اضطراري است .اگر صفر باشد غير معتبر و اگر يك باشد معتبر است.

ACH:نشان مي دهد كه پيغام،قبلاً ارسال شده است و فيلد شماره تأييديه را فعال مي كند.

PSH:دريافت كننده را راهنمايي مي كند كه بدون اينكه داده ها را ذخيره كند بلافاصله ارسال كند.

RST:مجدداً اتصال را برقرار مي كند.

SYN:براي همگام كردن شماره هاي دنباله مبدأ و مقصد است.

FIN:براي پايان دادن به اتصال است.

Wz:تعداد بايت هايي كه بدون تأييديه ارسال ميشود.

Check  sum:براي كنترل خطاست.

Urgent pointer:داده اي را مشخص مي كند كه بايد توسط گيرنده فوري ارسال شود.

Options:مقدار آن متغير است.روشي براي افزودن امكانات اضافه مي باشد.

Data optimal:مقدار آن متغير است.حاوي اطلاعاتي است كه از يك پروتكل لايه كاربردي به پايين تحويل داده شده است.