آشنایی با سیستم های کنترل DCS “Distributed Control Systems”
در این مقاله به موضوع DCS و تفاوت های آن نسبت به سیستم کنترل PLC میپردازیم. دیدگاه خود را درباره این مقاله برای ما ارسال نمائید
سیستم های کنترل در مجتمع های بزرگ
امروزه سیستم کنترل رکن اصلی هدایت پروسه ها در مراکز بزرگ صنعتی محسوب می شوند. منظور از مجتمع های بزرگ مجموعه هایی چون:
- پالایشگاه های نفت وگاز
- مجتمع های پتروشیمی
- نیروگاه های آبی، بخاری و سیکل ترکیبی
- کارخانجات تولید فولاد، مس و مواد معدنی
- کارخانجات سیمان
و موارد دیگری که در مقیاس اینگونه صنایع هستند، می باشد.
مدل های مختلف کنترل
آنچه امروز برای اتوماسیون یک واحد صنعتی استفاده می شود، حاصل تحقیقات و پیشرفتی است که در چند دهه گذشته صورت گرفته است. این توسعه در دو شاخه به شرح زیر انجام شده است
- Factory Automation
- Process Automation
Factory Automation
منظور از Factory Automation یا به تعبیر بهتر کنترل مکانیسم هایی است که به صورت ON / OFF( خاموش / روشن) یا به عبارت دیگر با منطق ۰ و ۱ کار می کنند، می باشد. نمونه بازر آن خط تولید یک کارخانه اتوموبیل سازی است. در این مدل اتوماسیون اکثر سیگنال ها دیجیتال هستند
Plc هاسیستم هایی هستند که به این منظور طراحی و از دهه هفتاد به بعد در صنایع به کار گرفته شدند.
Process Automation
منظور از Process Automation کنترل متغیرهای پروسسی که عمدتا در حلقه های بسته (Closed-Loop) قرار دارند می باشد این مدل اتوماسیون در صنایعی نظیر نفت و گاز و پتروشیمی و سیمان و به طور کلی جایی که اکثر سیگنال ها آنالوگ هستند، به کار می رود.
Pcs ها سیستم هایی هستند که به این منظور طراحی و از اواسط دهه هفتاد به بعد در صنایع به کار گرفته شدند آنچه امروز dcs نامیده می شود مدل بهبود یافته pcs هاست.
تعریف سیستم DCS – Decentralized Control System
یک dcs مجموعه ای است از کنترلر های با قابلیت پردازش بیش از یک حلقه ( Multi – Loop ) این کنترلر ها که با یکدیگر نیز مرتبط هستند و هر یک می توانند از طریق واحدهای ورودی / خروجی خود به Field – Instrument ها متصل شده و بین ۱۰ تا ۱۰۰ حلقه را کنترل نمایند.
ارتباط بین این کنترلرها از طریق شبکه های صنعتی استاندارد صورت می گیرد. این تیپ سیستمهای کنترلی را اصطلاحا ” سیستمهای کنترل غیر متمرکز ” یا (Decentralized Control System) نامیده می شوند گرچه امروزه عبارت ( Distributed Control System ) متداولتر است.
ساختار سیستم های DCS – DCS Architecture
ساختار متمرکز (Centralized Architecture)
تا قبل از به کار گیری DCS ها در عرصه صنعت ، در سیستمهای کنترل بزرگ که درPlant های عظیمی نظیر پتروشیمی و پالایشگاه استفاده می شد تمامی عملیات ریاضی و منطقی تنها در کامپیوتر مرکزی انجام می شد و کنترلرها تنها نقش واسطه برای ارسال اطلاعات دریافتی از Field Instrument به کامپیوتر مرکزی و بالعکس اجرای فرامین دریافتی از کامپیوتر مرکزی روی Actuator را بازی می کردند و هیچ گونه تبادل اطلاعاتی با هم نداشتند.
عیب اصلی این سیستم تمرکز زیاد پردازش اطلاعات و عملیات ریاضی و منطقی در یک نقطه (کامپیوتر مرکزی ) به شمار می رفت یعنی در صورت بروز اشکال در کامپیوتر مرکزی کل سیستم کنترل از کار می افتاد.
ساختارغیر متمرکز (Decentralized Architecture)
سیستم های DCS ( Decentralized Control System ) در واقع راهکاری برای رفع ضعف های سیستم های متمرکز محسوب می شدند بدین شکل که پردازش اطلاعات بین کنترلرهای یکسان تقسیم می شد در عین حال یک شبکه ارتباطی نیز بین کنترلر ها موجود بود و تبادل اطلاعات بین آنها به آسانی انجام می گرفت
اجزای یک سیستم DCS
پیکره یک سیستم DCS به طور کلی به سه بخش تقسیم می شود:
- Field Level
- Control Level
- Monitoring Level
Engineering Station
ES یا Engineering Station کامپیوتری است که نرم افزار طراحی و مهندسی سیستم DCS روی آن نصب می شود و کلیه عملیات مهندسی سیستم شامل download کردن برنامه در کنترلر ها ، تغییر در منطق برنامه و انجام اصلاحات و تغییرات در صفحات گرافیکی سیستم مانیتورینگ از طریق آن صورت می گیرد. معمولا ES در محل جداگانه ای نصب می شود.
بسته به وسعت و پراکندگی سیستم DCS ممکن است چند سیستم ES وجود داشته باشد.
Operating Station
OS یاOperating Station ایستگاه کاری اپراتورهاست روی این کامپیوترها صفحات گرافیکی به شکل Runtime (که غیر قابل edit باشد) load شده است OS ها بسته به معماری سیستم به طور مستقیم ، یا از طریق Server به کنترلرها متصل هستند. اپراتورها می توانند مقادیر پروسسی را روی OS مشاهده نمایند و یا فرامین کنترلی را از طریق آنها به کنترلرها ارسال کنند
مختصری درباره تفاوت های DCS و PLC
DCS
- بهترین کاربرد DCS در کنترل پیوسته با سیگنال های آنالوگ و لوپ کنترلی زیاد است
- سرعت واکنش DCS به دلیل انجام پردازش های سنگین از PLCکمتر است
- در DCS برنامه نویسی با ابزارهای سطح بالا و با استفاده از فانکشن های از قبل نوشته شده انجام می شود که این مسئله کار مهندسی را تسهیل و تسریع می بخشد.
- طراحی گرافیکی و ابزارهای سیستم مانیتورینگ در DCS ساده تر است. بسیاری از امکانات توسط سیستم فراهم شده است.
- شبکه بندی در DCS نسبت به PLC ساده تر است .
- حجم کدی که در DCS تولید و به کنترلر دانلود می شود بیشتر است که این امر زمان سیکل اسکن را بالا می برد.
- هزینه نرم افزار و سخت افزار در DCS بیشتر از PLC است
PLC
- Plc برای کنترل لاجیک با سیگنال های دیجیتال زیاد مناسب است
- PLC برای واکنش سریع مناسب تر است
- در PLC غالبا بایستی فانکشن ها از ابتدا نوشته شده و به کار روند ، زبان برنامه نویسی PLC ها نیز عمدتا زبان سطح پایین است
- در PLCمعمولا امکانات مانیتورینگ از ابتدا توسط کاربر طراحی می شوند.
- شبکه بندی در DCS نسبت به PLC ساده تر است
- در PLC زمان سیکل اسکن پایین تر است
آشنایی با DCS های مطرح دنیا:
در این لیست به شرکت های مطرح دنیا در زمینه سیستم های DCS برای کنترل پروسه اشاره شده
- سیستم Industrial IT ساخت شرکت ABB
- سیستم Delta V ساخت شرکت Fisher-Rosemount
- سیستم PCS7 ساخت شرکت SIEMENS
- سیستم Experion PKS ساخت شرکت Honeywell
- سیستم CENTUM 3000 ساخت شرکت YOKOGAWA
معماری یک سیستم DCS مبتنی بر Industrial IT 800 xA شرکت ABB
نمونه سیستم DCS مبتنی بر Industrial IT 800 xA شرکت ABB
یک نمونه سیستم کنترل مرکزی که توسط سیستم DCS شرکت ABB خط تولید کارخانه را بصورت تمام اتوماتیک کنترل می نماید که متشکل است از
- Aspect Server
- Connectivity Server
- Domain Server
- Engineering Station
- Display Client
- Controler ABB AC800M
نمونه صفحه گرافیکی طراحی شده توسط سیستم DCS شرکت ABB
منابع:
- کاملترین مرجع کاربردی PCS7 مهندس محمد رضا ماهر – انتشارات نگارنده دانش
- مرجع plc siemens step 7 مهندس حسن مروج – انتشارات پژوهشگران نشر دانشگاهی
- داکیومنت های شرکت ABB
- داکیومنت های شرکت siemens
خوب بود مرسی