مبادئ نظام التحكم الموزع Distributed Control System (DCS)

الوسوم:,

 

 

نظام التحكم الموزع Distributed Control System (DCS) يشير إلى نظام تحكم في التصنيع أو في عملية إنتاجية أو التحكم في أي نوع من النظام الديناميكي ، وفيه لا تتواجد عناصر التحكم Controller Elements في مكان مركزي ولكن يتم توزيعها في جميع أنحاء النظام ويتم التحكم في كل نظام فرعي Sub-System بواسطة واحد أو أكثر من وحدات التحكم Controllers .

 

عادةً ما يستخدم نظام التحكم الموزع DCS معالجًا مصممًا بشكل مخصص Custom Designed Processor ليعمل كوحدات تحكم Controllers ولعمل اتصال فيما بينها تستخدم وحدات التحكم تلك كلاً من شبكة اتصال Interconnections وبروتوكولات الاتصال Communication Protocols .

 

نظام التحكم الموزع DCS يستخدم أنظمة تشغيل متعددة المهام Multi-Tasking Operating Systems ، بحيث يمكن للمستخدم تنزيل تطبيقات Applications وتشغيلها بصرف النظر عن وظائف التحكم في الوقت الفعلي Real-Time Control Functions مع الاستمرار في التحكم خلال أجزاء من الثانية.

 

نظام التحكم الموزع DCS يحتوي علي أدوات تهيئة وإعداد Configuration Tools سهلة الاستخدام ، بما في ذلك اللغة الإنجليزية ، ومكتبات بلوكات التحكم Control Block Libraries ، و المخطط المتسلسل للوظائف Sequential Function Chart SFC و منطق سلم الترحيل Relay Ladder Logic RLL .

.

الفكرة الأساسية BASIC CONCEPT

 

وحدات الإدخال والإخراج Input and Output Modules هي جزء من مكونات نظام التحكم الموزع DCS . يتلقى المعالج Processor معلومات من وحدات الإدخال Input Modules ويرسل المعلومات إلى وحدات الإخراج Output Modules .

 

وحدات الإدخال Input Modules تتلقى معلومات من أدوات الإدخال Input Instruments المثبتة علي مسار العملية الإنتاجية Process و وحدات الإخراج Output Modules تنقل التعليمات إلى أدوات الإخراج Output Instruments في الموقع Field .

 

هناك نواقل كمبيوتر Computer Buses أو نواقل كهربائية Electrical Buses تعمل علي التوصيل فيما بين المعالج Processor والوحدات Modules من خلال وحدات تجميع الإرسال Multiplexer أو مزيل تجميع الإرسال De- Multiplexer . تقوم النواقل Buses أيضًا بتوصيل وحدات التحكم الموزعة Distributed Controllers بوحدة التحكم المركزية Central Controller وأخيراً توصيلها بالشاشات أو ما يطلق عليها واجهة الإنسان والآلة Human-Machine Interface (HMI) أو يطلق عليها لوحة التحكم Control Consoles .

 

نظام التحكم الموزع DCS يسمح بعمل تهيئة أو إعداد في مكان مركزي Centralized Configuration مثل التهئة من لوحة تحكم المشغل Operator Console أو من لوحة التحكم الهندسية Engineering Console . يمكن للمستخدم تغيير البرمجة دون اتصال Offline ، ثم عمل تنزيل Download دون الحاجة لإعادة تشغيل Restart النظام للتمكن من جعل التغيير فعالاً.

.

أنواع أنظمة التحكم الرقمية Digital Control Systems

 

  • نظام تحكم مركزي Centralize Control System .

 

  • نظام تحكم موزع Distributed Control System .

.

مخطط بلوكات نظام التحكم المركزي Block diagram of a centralized control system .


مخطط بلوكات نظام التحكم الموزع Block diagram of DCS .

 

حيث أن :

 

  • القيمة PV = متغير العملية Process Variable أو الدخل Input .

 

  • و MV = المتغير المعالج Manipulated Variable أو الخرج Output .

 

  • و FCS = محطة التحكم الميدانية Field Control Station .

 

  • و OPS = محطة المشغل Operator Station .

.

المكونات الأساسية لنظام التحكم الموزع Basic components of DCS

 

  • محطة التحكم الميدانية Field Control Station FCS : تستخدم للتحكم في العملية Process . جميع الأجهزة Instruments والتشابكات Interlocks التي تم إنشاؤها بواسطة البرنامج Software موجودة في ذاكرة محطة التحكم الميدانية FCS . جميع الأدوات الميدانية Field Instruments مثل أجهزة الإرسال/مرسلات الإشارة Transmitters وصمامات التحكم Control Valves تكون متصلة بمحطة التحكم الميدانية FCS بواسطة أسلاك.

 

  • محطة المشغل Operator Station OPS : تُستخدم لمراقبة العملية وتشغيل الأجهزة Instruments المختلفة.

 

  • ناقل الاتصال Communication Bus : يستخدم للتواصل بين محطة التحكم الميدانية FCS و محطة المشغل OPS .

.

أوضاع تشغيل وحدة التحكم Types of Controller Mode

 

هناك أربعة أنواع من أوضاع التشغيل Modes :

 

أ) الوضع MAN (الوضع اليدوي Manual Mode).

 

ب) الوضع AUT (الوضع الأوتوماتيكي Auto Mode).

 

ج) الوضع CAS (الوضع المتتالي Cascade Mode).

 

د) الوضع PRD (الوضع المباشر الأساسي Primary Direct Mode).

.

الوضع اليدوي Manual Mode MAN : في الوضع اليدوي ، يظهر مؤشر المتغير المعالج MV pointer باللون الأحمر ويظهر مؤشر SV باللون الأصفر. يمكن تغيير قيمة MV الخاصة بجهاز Instrument عن طريق مفاتيح الزيادة / الإنقاص Increment/Decrement Keys أو من خلال مربع إدخال البيانات Data Entry Box . يمكن تغيير SV الخاصة بجهاز Instrument إما عن طريق مفتاح تغيير نقطة الضبط Set Point Change Key أو عن طريق استخدام ITEM و DATA في مربع إدخال البيانات Data Entry Box .

 

الوضع الأوتوماتيكي Auto Mode AUT : في الوضع الأوتوماتيكي ، يظهر مؤشر SV باللون الأحمر ويظهر مؤشر MV باللون الأصفر. يمكن تغيير SV الخاصة بجهاز Instrument عن طريق مفاتيح الزيادة / الإنقاص أو من خلال مربع إدخال البيانات. لا يمكن تغيير MV الخاصة بجهاز Instrument بأي طريقة.

 

الوضع المتتالي Cascade Mode CAS : في حلقة تحكم متتالي Cascade Loop ، ينتقل خرج Output وحدة التحكم الأساسية Primary Controller (MV1) كأنه نقطة ضبط Set Point لوحدة التحكم الثانوية Secondary Controller (MV2) . ينتقل خرج Output وحدة التحكم الثانوية (MV2) إلى عنصر التحكم النهائي أو الطرفي Final Control Element FCE .

 

بالنسبة لحلقة تحكم متتالي Cascade Loop ، يمكن أن تكون وحدة التحكم الأساسية Primary Controller في الوضع الأوتوماتيكي AUT أو الوضع اليدوي MAN ، ولكن يجب أن تكون وحدة التحكم الثانوية Secondary Controller في الوضع المتتالي CAS . وفي الوضع المتتالي ، تظهر مؤشرات SV و MV باللون الأصفر. لا يمكن تغيير SV أو MV الخاصين بجهاز ما.

 


الوضع المتتالي Cascade Mode CAS .

.

الوضع المباشر الأساسي Primary Direct Mode PRD : في الوضع المباشر الأساسي PRD ، ينتقل خرج وحدة التحكم الأساسية (MV1) مباشرة إلى عنصر التحكم النهائي FCE ، حيث يتم تجاوز Bypass وحدة التحكم الثانوية أو لا يمكن تشغيلها.

 

الوضع المباشر الأساسي Primary Direct Mode PRD .

.

محطة واجهة الإنسان Human Interface Station HIS

 

إنها أحد أهم أجزاء نظام التحكم الموزع DCS . فهي النقطة التي تربط بين الأجهزة الميدانية Field Instrumentation والإنسان. من هذه المحطة Station يتم التحكم في بدء التشغيل Startup وإيقاف التشغيل Shutdown والتشغيل Operation والمراقبة Monitoring .

 

يتم تزويد محطة واجهة الإنسان HIS بعدد من الوظائف Functions المفيدة التي يمكن استخدامها مع تطبيقات نظام التشغيل ويندوز Windows الأخرى ذات الأغراض العامة مثل:

 

أ) استدعاء أحد تطبيقات نظام الويندوز Windows الخاص بالأغراض العامة أثناء مراقبة المصنع.

 

ب) استدعاء نافذة التشغيل والمراقبة Operation and Monitoring Window أثناء استخدام أحد تطبيقات نظام الويندوز Windows الخاص بالأغراض العامة.

 

ج) عرض عدة نوافذ دائمًا بنفس التنسيق.

 

علاوة على ذلك ، من أجل تحسين قابلية التشغيل Operability ، تم إعداد الوظائف Functions التالية في محطة واجهة الإنسان HIS :

 

  • الإعداد Setup لاستخدام مفاتيح الاختصار Shortcut Keys .

 

  • الإعداد Setup لاستخدام قوائم السياق Context Menus في نافذة رسومية Graphic Window .

.

شاشة التحكم الهندسية Engineering Station (ENG)

 

المحطة الهندسية (شاشة التحكم الهندسية) Engineering Station تستخدم للقيام بالبناء الهندسي Engineering Builder لجميع المحطات Stations مثل HIS و FCS و CGW و BCV وما إلى ذلك. إن شاشة التحكم الهندسية ENG عبارة عن جهاز كمبيوتر محمّل ببرامج هندسية Engineering Software .

 

يمكن تحميل محطة واجهة الإنسان HIS ببرامج هندسية Engineering Software بحيث يمكن استخدامها كمحطة هندسية (شاشة هندسية ENG).

 

  • وحدة بوابة اتصالات Communication gateway unit CGW : تستخدم للتواصل مع أجهزة الكمبيوتر الإشرافية Supervisory Computers .

 

  • محول الناقل Bus converter BCV : يتم استخدامه لربط نطاقين Two Domains .

.

مميزات Advantages نظام التحكم الموزع

 

  • يتم توزيع وظيفة التحكم Control Function بين العديد من وحدات المعالجة المركزية Multiple CPUs (محطات التحكم الميدانية Field Control Stations). ومن ثم فإن فشل محطة تحكم ميدانية FCS واحدة لا يؤثر على المصنع بأكمله.

 

  • التكرار Redundancy متاح على مستويات Levels مختلفة.

 

  • يتم إنشاء الأجهزة Instruments والتشابكات Interlocks بواسطة البرنامج.

 

  • إنشاء وتعديل التشابكات Interlocks يكون مرن وبسيط للغاية.

 

  • يتم عرض المعلومات المتعلقة بالعملية Process أمام المستخدم بتنسيقات Formats مختلفة.

 

  • الأسلاك الميدانية Field Wiring أقل بكثير.

 

  • تصبح الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها سهلة للغاية.

 

  • فعالة من حيث التكلفة على المدى الطويل.

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوك أو

*****************************

مواضيع ذات صلة

 

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

الوسوم:,

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة

أترك تعليق