I. مقدمه

در سیستم های کنترل اتوماسیون صنعتی مدرن، کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)، سیستم کنترل توزیع شده (DCS) و سیستم کنترل فیلدباس (FCS) سه راه حل کنترل رایج هستند. هر یک از آنها دارای اصول کار منحصر به فرد، ویژگی های عملکردی و سناریوهای قابل اجرا هستند و راه حل های متنوعی را برای اتوماسیون صنعتی ارائه می دهند. این مقاله تجزیه و تحلیل و مقایسه دقیق این سه سیستم کنترل را انجام می دهد تا به خوانندگان کمک کند تا درک عمیق تری از تفاوت ها و ارتباطات آنها پیدا کنند.

II. سیستم کنترل PLC

تعریف و اصل کار

یک سیستم کنترل PLC دستگاهی است که{0}}برنامه کنترل می‌شود که وضعیت سیگنال‌های ورودی/خروجی (I/O) را از طریق برنامه‌های از قبل نوشته شده تنظیم می‌کند و در نتیجه کنترل خودکار، نظارت و عملکرد تجهیزات در سایت را محقق می‌کند. یک PLC عمدتا از یک ماژول CPU، ماژول های ورودی، ماژول های خروجی و دستگاه های برنامه نویسی تشکیل شده است و اصل کار آن شامل سه مرحله است: دریافت سیگنال ورودی، اجرای برنامه و کنترل خروجی.

ویژگی های عملکردی

(1) عملکرد عالی{0}در زمان واقعی: سیستم‌های کنترل PLC دارای عملکرد{0}زمان واقعی بالا هستند و پاسخ‌های سریع به تغییرات در-محیط سایت و اجرای سریع استراتژی‌های کنترل از پیش تعیین شده را ممکن می‌سازند.

(2) پایداری بالا: الگوریتم های کنترلی سیستم های کنترل PLC پایدار بوده و تحت تاثیر عوامل خارجی مانند تداخل الکترومغناطیسی، تغییرات دما و نوسانات منبع تغذیه قرار نمی گیرند و اطمینان سیستم را تضمین می کنند.

(3) انعطاف پذیری قوی: برنامه های سیستم های کنترل PLC را می توان در هر زمان تغییر و به روز کرد تا با شرایط و نیازهای مختلف کنترل سازگار شود.

(4) برنامه نویسی آسان: زبان های برنامه نویسی برای سیستم های کنترل PLC ساده و آسان برای یادگیری هستند و امکان طراحی سریع و راحت برنامه، اصلاح و اشکال زدایی را فراهم می کنند.

(5) قابلیت گسترش آسان: سخت افزار و نرم افزار سیستم های کنترل PLC از توسعه انعطاف پذیر پشتیبانی می کند و ماژول های ورودی/خروجی مختلف، ماژول های ارتباطی و سایر اجزاء را می توان در صورت نیاز پیکربندی کرد.

III. سیستم کنترل DCS

تعریف و اصل کار

همچنین به عنوان یک سیستم کنترل توزیع شده شناخته می شود، یک سیستم کنترل DCS نسل جدیدی از سیستم کنترل ابزار مبتنی بر ریزپردازنده ها است که اصول طراحی عملکردهای کنترل غیرمتمرکز، نمایشگر و عملکرد متمرکز و ترکیبی از استقلال غیرمتمرکز و هماهنگی یکپارچه را اتخاذ می کند. این یک سیستم رایانه‌ای چند سطحی است که توسط یک شبکه ارتباطی به هم مرتبط شده است، که عمدتاً از یک سطح کنترل فرآیند و یک سطح نظارت بر فرآیند تشکیل شده است و چهار فناوری C را ادغام می‌کند: رایانه، ارتباطات، نمایشگر CRT (لوله پرتوی کاتد) و کنترل.

خصوصیات

(1) قابلیت اطمینان بالا: DCS از طراحی ساختاری اضافی استفاده می کند و خرابی یک دستگاه کامپیوتری باعث اختلال در کل سیستم نمی شود.

(2) باز بودن: یک پلت فرم باز سیستماتیک، ماژولار و استاندارد شده را اتخاذ می کند و همه سیستم های کامپیوتری متصل به هم می توانند اتصال و دسترسی متمرکز را از طریق وسایل ارتباطی مانند اترنت تحقق بخشند.

(3) پیکربندی انعطاف پذیر: DCS امکان افزودن یا کاهش ماژول های سیستم را با توجه به نیازهای واقعی برای دستیابی به پیکربندی انعطاف پذیر فراهم می کند.

(4) طراحی مدولار: تمام تجهیزات اصلی، از جمله پردازنده ها، منابع تغذیه، ماژول های I/O، ماژول های ارتباطی و ماژول های AI/AO، از طراحی ماژولار استفاده می کنند که قابلیت توسعه و نگهداری سیستم را بهبود می بخشد.

IV. سیستم کنترل FCS

تعریف و اصل کار

سیستم کنترل فیلدباس (FCS) نسل جدیدی از سیستم کنترل است که از DCS و PLC تکامل یافته است. این فناوری فیلدباس را برای اتصال تجهیزات هوشمند در سایت و سیستم‌های اتوماسیون به یک شبکه ارتباطی کاملاً غیرمتمرکز با-انتقال دو طرفه و ساختار چند-شاخه‌ای استفاده می‌کند.

خصوصیات

(1) در{0}}شبکه ارتباطی سایت: FCS فناوری فیلدباس را برای برقراری ارتباط دیجیتال بین تجهیزات هوشمند در سایت-و سیستم‌های اتوماسیون استفاده می‌کند.

(2) اتصال به دستگاه و قابلیت همکاری: FCS از اتصال و قابلیت همکاری تجهیزات تولید شده توسط سازندگان مختلف پشتیبانی می کند و هزینه یکپارچه سازی سیستم را کاهش می دهد.

(3) بلوک های تابع غیرمتمرکز: FCS عملکردهای کنترلی را در{0}تجهیزات مختلف در سایت توزیع می‌کند و قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری سیستم را بهبود می‌بخشد.

(4) تامین برق از طریق خطوط ارتباطی: FCS از منبع تغذیه برای تجهیزات موجود در سایت از طریق خطوط ارتباطی پشتیبانی می کند و سیم کشی سیستم را ساده می کند.

V. مقایسه سیستم های کنترل PLC، DCS و FCS

ترکیب سازه

PLC عمدتاً از یک ماژول CPU، ماژول های ورودی، ماژول های خروجی و دستگاه های برنامه نویسی تشکیل شده است. یک DCS یک سیستم رایانه ای چند سطحی است که توسط یک شبکه ارتباطی به هم متصل شده و از یک سطح کنترل فرآیند و یک سطح نظارت بر فرآیند تشکیل شده است. یک FCS که از DCS و PLC تکامل یافته است، از فناوری فیلدباس برای اتصال تجهیزات و سیستم‌های اتوماسیون هوشمند در سایت- استفاده می‌کند.

ویژگی های عملکردی

PLC دارای عملکرد عالی{0}در زمان واقعی، پایداری بالا، انعطاف پذیری قوی، برنامه نویسی آسان و قابلیت توسعه آسان است. DCS با قابلیت اطمینان بالا، باز بودن، پیکربندی انعطاف پذیر و طراحی مدولار مشخص می شود. FCS دارای ویژگی‌های یک شبکه ارتباطی در سایت، اتصال دستگاه و قابلیت همکاری، بلوک‌های عملکرد غیرمتمرکز و منبع تغذیه از طریق خطوط ارتباطی است.

سناریوهای قابل اجرا

PLC برای کنترل خطوط و تجهیزات تولید خودکار در مقیاس کوچک-مناسب است. DCS برای کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ، مانند در زمینه های شیمیایی، برق، متالورژی و سایر زمینه ها- قابل استفاده است. FCS برای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی پیچیده‌ای که به اتصال و قابلیت همکاری تجهیزات{2} در سایت نیاز دارند، مناسب‌تر است.

VI. نتیجه گیری

سیستم های کنترل PLC، DCS و FCS هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند و نقش مهمی در زمینه اتوماسیون صنعتی ایفا می کنند. با مقایسه ترکیب ساختاری، ویژگی های عملکردی و سناریوهای قابل اجرا، می توان مناسب ترین راه حل کنترلی را با توجه به نیازهای واقعی انتخاب کرد. با توسعه مداوم اتوماسیون صنعتی، این سه سیستم کنترل همچنان نقش مهمی ایفا می کنند و دائماً نوآوری و بهبود خواهند یافت.