Notice: Trying to access array offset on value of type bool in /home/rksana/domains/abuzargurakani.com/public_html/wp-content/plugins/best-editor/best-editor.php on line 202

Notice: Trying to access array offset on value of type bool in /home/rksana/domains/abuzargurakani.com/public_html/wp-content/plugins/best-editor/best-editor.php on line 207
معرفی کنترلر های DCS - وب سایت شخصی مهندس ابوذر گورکانی - معرفی کنترلر های DCS
مهندس ابوذر گورکانی

پژوهشگر

محقق

مخترع

عضو نخبگان علمی کشور

مشاور علمی و کسب و کار

مهندس ابوذر گورکانی

پژوهشگر

محقق

مخترع

عضو نخبگان علمی کشور

مشاور علمی و کسب و کار

نوشته های بلاگ

معرفی کنترلر های DCS

۴ اردیبهشت ۱۴۰۰ مقالات
معرفی کنترلر های DCS

معرفی کنترلر های DCS

گرد آورنده: ابوذر گورکانی

استاد: دکتر محمد شیدا

موضوع: معرفی کنترلر های DCS

 

ساختار سیستم هایDCS (DCS Architecture)

سیستم های کنترل پروسس از بدو بکارگیری تاکنون دارای معماری های به شرح زیر بوده اند:

۱- ساختار متمرکز (Centralized Architecture)

۲- ساختارغیر متمرکز (Decentralized Architecture)

 

 

۱- ساختار متمرکز  (Centralized Architecture)

تا قبل از به کار گیری DCS ها در عرصه صنعت ، در سیستم های کنترل بزرگ که در Plant 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 کردند و هیچ گونه تبادل اطلاعاتی با هم نداشتند.

عیب سیستم متمرکز:

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.

 

۲- 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 . ( شکل زیر )

  

معماری متعارف یک سیستم DSC

بر اساس ساختار شماتیک فوق ، معماری متعارف یک سیستم DCS  به صورت زیر است:

 

اجزای یک سیستم DCS

یک سیستم DCS  متعادف را می توان با هرم زیر نشان داد:

 

پیکره یک سیستم DCS به طور کلی به سه بخش تقسیم می شود:

Field Level •

Control Level •

Monitoring Level •

حال می خواهیم سطوح معرفی شده در ساختار فوق را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

۱- Field Level 

در پایین ترین سطحActuator  ها و Field Instrument  ها قرار دارند که به دو روش به

سطح بالاتر که کنترلر ها قرار دارند متصل می شوند:

۱-۲روش کلاسیک :

۲-۲ استفاده ازField bus

 

۱-۲روش کلاسیک :

هر اینسترومنت Actuator از طریق دو رشته سیم ( جریان یا ولتاژ ) به کارت ورودی / خروجی متصل می شود.

با توجه به تعداد اینسترومنت هاActuator ها، حجم Wiring یا کابل کشی افزایش می یابد.

 

۲-۲ استفاده ازField bus

امروزه اکثر سیستم های DCS حداقل از یک یا چند نوع تکنولوژی نظیر Field Bus, Foundation Field Bus, Device Net, Profibus پشتیبانی میکنند و قابلیت اتصال به آن را دارا هستند با استفاده از Field Bus در این روش می توان تعداد زیادی Instrument/Actuator را با استفاده از تنها یک کابل به کنترلرها متصل کرد و حجم کابل کشی را به شکل قابل توجهی کاهش داد.

 

۲- Control Level

در سطح میانی یک سیستم  DCSکنترلرها قرار دارند . هر کنترلر متصدی اداره یک قسمت از Plant است و معمولا به همین شکل نیز نامگذاری می شود. کنترلرها از طریق یک شبکه ارتباطی با یکدیگر و نیز با سطح بالاتر در ارتباط هستند، این شبکه معمولا دارای پشتيبان Redundant است.

 

نوع و پروتکل شبکه در سیستمهای DCS مختلف ممکن است متفاوت باشد. ولی امروزه شبکه Ethernet معمولتر از سایر پروتکل هاست . به شبکه ارتباطی بین کنترلرها Plant Bus یا Process Bus اطلاق می شود و معمولا از فیبر نوری به دلیل سرعت بالا و عدم نویز پذیری الکتریکی به عنوان رابط فیزیکی استفاده می شود.

۳- Monitoring Level

درسطح بالای یک سیستم DCS ایستگاه های کاری یا همان کامپیوتر هایی قرار دارند که از طریق آنها فرآیند های پروسسی توسط اپراتور ها کنترل می شوند . این کامپیوترها نیز از طریق یک شبکه که به آن Terminal Bus گفته می شود به سطح پایینتر متصل می شوند.

۳- ۱    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. ES به هر دو Bus سیستم اعم از terminal Bus و process Bus متصل است.

 

بسته به وسعت و پراکندگی سیستم DCS ممکن است چند ES در مجموعه وجود داشته باشد.

۳-۲ Operating Station

OS یا Operating Station ایستگاه کاری اپراتورهاست. روی این کامپیوترها صفحات

گرافیکی به شکل Runtime (که غیر قابل edit است) 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.

مدل های مختلف ارتباطی در سیستم های DCS

با بررسی اجزای یک سیستم  DCS حال این سئوال پیش می آید که ارتباط بین سطح میانی و با سطح بالاتر به چه ترتیب برقرار می شود.

این اتصال در سیستمهای DCS مختلف، متفاوت است و دارای مدل های زیر است:

Client / Server •

Stand-alone Station •

در ادامه به تشریح هر یک از این مدل ها پرداخته خواهد شد.

مدل Client – Server

در این روش یک کامپیوتر قوی به نام Server ، نقطه اتصال Plant Bus و

Terminal Bus می باشد. در حقیقت Server دارای دو کارت شبکه مجزا بوده

به هر دو شبکه متصل است. Client ها اطلاعات مورد نیاز خود را از طریق

Server در یافت کرده و فرامین و Point Set های داده شده توسط اپراتور از طریق

OS ها ابتدا به Server و سپس به کنترلرها فرستاده می شود.

 

عیب این روش این است که در صورت از کار افتادن  Server ، ارتباط اپراتورها با سیستم کنترل بکلی قطع می شود. برای جلوگیری از این اتفاق معمولا از دو Server یکسان که پشتیبان هم هستند استفاده می شود ( Server Redundancy ) تا در صورت بروز اشکال در یکی ، دیگری رهبری عملیات را به عهده بگیرد.

 

مدل Stand-alone Station

در این حالت ، کامپیوتری به نام Server وجود ندارد و تمامی ایستگاها با شبکه میانی در

ارتباط هستند و هر یک به تنهایی عمل رد و بدل کردن داده با کنترلرها را انجام می دهند مزیت

این حالت این است که در صورت از کار افتادن یکی از ایستگاهها ، ارتباط با شبکه میانی قطع

نمی شود. در واقع می توان گفت تمام Station ها به نوعی پشتیبان هم هستند.

برخی از وظایفServer نظیر Alarm Logging ، Tag Loggingو Trending بین ایستگاهها تقسیم می شود. به عنوان مثال یکی از کامپیوتر عمل آرشیو کردن آلارم ها را به عهده خواهد داشت و دیگری ذخیره کردن مقادیر پروسسی را، نقل و انتقال اطلاعات لازم برای مشاهده هر یک از این موارد نظیر لیست آلارم ها یا منحنی های مقادیر پروسسی از طریق شبکه بالادستی انجام می گیرد. در این روش در مقایسه با مدل Client – Server کامپیوتر های قویتری مورد نیاز است .

 

تفاوت های سیستم های کنترل DCS و PLC :

شاید یکی از ابهاماتی که تقریبا برای اکثر کسانی که می خواهند با سیستم های DCS کار کنند وجود دارد، عدم درک تفاوت سیستم های کنترل PLC  و DCS است.

هر دو این سیستم ها در ابتدا برای اهداف کاملا متفاوتی طراحی شدند:

اما امروزه با توجه به رشد و پیشرفت تکنولوژی اشتراکات زیادی بین این دو سیستم به وجود

آمده است و در بسیاری موارد می توان از PLC ها نیز برای کنترل یک پروسه شیمیایی استفاده

کرد و از آن طرف سرعت سیستم های DCS نیز روز به روز بیشتر می شود.

به طور کلی میتوان گفت هر دو سیستم در حال حاضر ماهیت یکسانی دارند و تنها نوع کاربرد

و قابلیت های آنها با یکدیگر متفاوت است.

تفاوت های سیستم های کنترل DCS و  :PLC  

  • ظرفیت یا تعدادI/O
  • کاربرد یا نوع I/O
  • زمان مهندسی

Redundancy •

  • مانیتورینگ

Networking •

  • قیمت
  • سرعت

منابع و مراجع:

۱- جزوه کنترل کننده های صنعتی دانشکده مجازی دانشگاه شیراز

۲- وبسایت www.autoir.com

۳- وبسایت www.abzardaghigh.ir

۴- کتاب آشنایی با سیستم های کنترل DCS شهرام فهیمی

 

برچسب:
یک دیدگاه بنویسید