ما نظام التّحكم الموزع DCS؟
سنقدم في هذا المقالِ شرحًا مفصّلًا عن نظام التّحكم الموزع وسنناقش بعضَ التساؤلات المرتبطة بهذا النظام.
بدءًا سنوضحُ الهدف منه وماذا يعني نظام التّحكم الموزع DCS:
تطور الاختصارُ DCS مع الزمن حيث في بادئ الأمر كان يشير الاختصارُ الأصلي إلى عبارة نظام التّحكم الموزع (Distributed Control System) ثُمّ أصبح اختصارًا لعبارةِ نظام التّحكم اللامركزيّ: (Decentralized Control System) لكن يبدو أنّ المصطلحين حاليًّا يشيران إلى المفهوم نفسِه ويستخدمانِ استخدامًا متبادلًا.
بغض النّظر عن الوصفِ المستخدَم؛ سنتعلمُ عن الهيكلية التي تعدُّ -من وجهةِ نظر عاليةَ المستوى- نظامَ تنسيق وإشرافِ على مصنع كامل يحتوي مجموعة من العمليات المختلفة.
http://https://youtu.be/jXRksET5vNo
لمحة عامةٌ عن نظم التّحكم الموزع DCS والمتحكّمات المنطقيّة القابلة للبرمجة PLC:
تاريخيًّا وبشكل مختصر، تميزت PLC في بداياتها بأنها جيّدةُ التّعامل مع العمليات الفرديّة واستخدمتْ استخدامًا أساسيًّا في عمليات التّحكم المتكررة المنفصلة.
ثم ظهر نظام التّحكمِ الموزع DCS غايةً في التّحكم بالعديد من المتحكمات المستقلة التي تتعاملُ مع كثير من العمليات المستمرة باستخدام تجهيزات تحكم تشابهيّة Control Analog بشكل أساسي.
مع مرور الزمن وظهورِ اختراعات جديدة أصبحَ من الصعب التمييزُ بين النظامين (PLC وDCS) لكن في الوقت الحالي لكل منهما ما يميِّزُه عن الأخر.
عادةً ما تستخدم PLC مع أنظمة تحكم تتطلب سرعةً عالية ذات تصميم بسيط نسبيًّا ومنخفض التكلفة، إذ تعتبر الـ PLC هنا أساسَ النظام. تتميز هذه الأنظمة بتصميم مرنٍ وعام قابلٍ للتعديل بالكامل، كما أنه عادةً ما يكون وقت معالجة المهام سريعًا جدًّا. بالإضافة إلى ذلك يتفاعل المشغلون ويتحكمون بالنظام باستخدام نوع من شاشات العرض الرسوميّة مثل SCADA (نظام التّحكم الإشرافي وتحصيل البيانات).
من جهة أخرى، يُستخدم DCS للتحكم المستمر والمعقّد والذي يحوي مركزَ تحكّمٍ متكامل يشابه كثيرًا SCADA.
يحوي DCS عددًا من الوظائف المحددةِ سابقًا القابلةِ للتعديل والجاهزةِ للتنفيذ تبعًا للتطبيقات المختلفة، ولكن وقت المعالجة أبطأ بعضَ البطء كما يتفاعل المشغلون مع نظام التّحكم عبر شاشة رسوميّة مدمجة.
كما يُدّعى أنه عندما تتعلق الأمور بالسّلامة؛ فإنَّ نظام التّحكم الموزع هو النظامُ الأكثر ثقةً؛ والسّببُ في ذلك هو أن الشّركة المصنعة تزود معدات التّحكّم وإشرافها، كحزمة متكاملة لذلك تقلُّ مخاطرُ أخطاء التّكامل كثيرًا.
هناك كثيرٌ من السّيناريوهات التي يكون فيها نظام PLC هو الخيارَ الأفضل مثل العمليات الصغيرة غير المعقدة حيث بإمكانك استخدام معدات أو PLC إضافيّة لإلغاءِ احتمالية توقف أو تعطلِ العملية.
بدون هذه الإضافات، فإنك تخاطر بإيقاف الإنتاج لوجودِ معالجٍ واحد يتحكّمُ بمصنع واحد.
يمكن إضافة تجهيزات في تطبيقات كلٍّ من الـ PLC والــــ ـDCS.
كما أن هناك حالاتٍ لاستخدام نظام PLC، ثَمَّ أيضًا حالات لاستخدام الـ DCS وخاصّةً مع العمليات الكبرى، والأكثر تعقيدًا، والتي تتطلب كثيرًا من التفاعل بين عِدَّة معالجات.
الآن بعد أن حصلنا على لمحة عن الاختلافاتِ في الأنظمة لنركزْ على DCS وبعض مكوناته.
DCS هو نظام يركز على العملية ويتبّع نظام الحلقة المغلقة.
المكونات الأساسيّة لشبكة DCS النموذجية:
1- محطات التشغيل:
يحوي المصنعُ النموذجي مركزَ تحكم وتشغيل مركزي. ويُسمى عادة محطة التشغيل وهي أساسُ النظام في DCS، إذ يمكّن المشغلَ من مراقبة عمليات المصنع وعرض التّحذيرات وإنذارات العملية ومراقبة الإنتاج وغيرها.
2- المخدمات وحواسيب الأرشفة والعمليات الهندسيّة:
يتضمن المستوى الثاني من التجهيزات خوادمَ وحواسيبَ أرشفة ومحطات عمل هندسية:
عادة، يُستخدم برتوكول Industrial Ethernet في عمليات الاتّصال بمستوى محطة التّشغيل.
- الخوادم: تستخدم لجمع البيانات على مستوى المعالج وهي المسؤولة عن حركةِ البيانات بين محطة التشغيل والمعالجاتِ في أرض المصنع.
- أجهزة الكومبيوتر: تُستخدم للأرشفة، وتخزين البيانات السّابقة التي يمكن استخدامُها في التّوجّهات والملائمة.
- محطات العمل الهندسية: تستخدمُ لإنشاء المشاريع وتجهيزها؛ لأنّ العمليات ستشتغل بها وتتضمن:
– تهيئةَ المعدات وتجهيزاتها المادية.
– الأوامرَ البرمجيّة لتنفيذ المهام.
– شاشاتِ رسوميّة للتفاعل مع المشغل.
– إدارةَ جميع هذه المهام من خلال حزمات البرمجيات المثبتة، كما تستخدم هذه المحطة لبرمجة المعالجات والشاشات الرسوميّة.
3 – وحدات تحكم DCS:
في المستوى التّالي لدينا وحداتُ التّحكم الرئيسة والتي تشرف على المعالجاتِ الفرديّة ووحدات الدخل والخرج.
وحدات التّحكم مسؤولة أيضًا عن توفيرِ البيانات للخوادم والتي بدورها تزود البيانات للواجهة الرسوميّة.
الشكل 8 وحدات تحكم DCS
-عادةً ما يُستخدم برتوكول Industrial Ethernet للاتصالِ بالمستوى السّابق، ويمكن أن نستبدلها بالليف البصريِّ. عندما تكون كابلات الإيثرنت طويلة جدًّا، في هذه المرحلة، ينفذُ المعالج البرنامجَ ويقوم بما يلزم للتحكم بالعملية.
4 – الأجهزة المصنعيّة:
المستوى الأخير هو مستوى التّجهيزات المصنعيّة، الاتّصالات بين هذا المستوى ومستوى المعالج ممكنٌ أن تكون من أيِّ نوع ملائم مع المكونات وهذا يشمل:
شبكاتِ الإيثرنت الصناعية أو Profibus DP أو EtherCAT أو الليفَ البصريَّ أو غيرها من بروتوكولات الاتّصال المخصوصة ببعضِ الشركات.
أمثلة على المكونات في هذا المستوى أجهزة مثل أجهزة الاتّصال والمفاتيح والصّمامات والمحركات وأجهزة التّحكم عن بعد أو وحدات الدخل والخرج الموزعة، إلخ.
ملخص:
باختصار كلٌّ من PLC وDCS له استخداماتٌ في السّوق الحالي.
أنظمة PLC ستعمل عملًا أفضلَ في بيئة إنتاجيّة صغيرة حيث إذا أخفق أحدُ المكونات وعَدِمَ وجودَ تجهيزاتٍ إضافية لا يسبب خطرًا أو تكون الميزانيّة مقيّدة أو يكون عدد المهام أو تجهيزات الدخل والخرج قليلًا.
بينما يكون استخدام DCS أفضلَ في بيئة ذات عدد كبير من تجهيزات الدخل والخرج مع العمليات الكثيرة المستمرة، وإخفاق المعالج في أحد أقسام المصنع لا يمثل مشكلةً في الإنتاج ككل، أو تبعًا لقرار بعد دراسة المخاطر بأن اختيار حزمة متكاملة ستكون الخيار الأفضل.
إن الفرق بين نظامي PLC وDCS غيرُ واضح شديد، في وقتنا الحالي وقد لا يمرّ وقتٌ طويل قبلَ أن تختفي هذه الفروق نهائيًّا.
المصدر: هنا
ترجمة: سها اديب, مراجعة: علي العلي, تدقيق لغوي: محمد بابكر, تصميم: علي العلي, تحرير:قحطان غانم.
