ساختار سیستمهای DCS

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:DCS که مخفف Distributed control system ميباشد به عنوان سيستم کنترلي توزيع يافته تعبير ميگردد. امروزه DCSها به عنوان يك ابزار اتوماسيون معمول در آمده اندكه از ديدگاههاي مختلف مي توانند تعابير مختلفي داشته باشند.

 

از نقطه نظر مهندسي پروسه اين سيستم مي تواند سبب بهبود ميزان توليد و كيفيت توليد و ايمني و قابل اطمينان و انعطاف پذيري بيشتر قسمتهاي صنعتي و افزايش حوزه نظارت بر مراحل اجراي يك پروسه به كار گرفته مي شود. 

 

سیستم‌ها با ساختار کامپیوتری چندین نوع هستند که از نظر ساختارکنترلی به دو نوع حلقه بسته و حلقه باز تقسیم میشوند؛ و از نظر اجرایی نیز به همگام (On-Line) و غیرهمگام (Off-Line) دسته بندی میشوند.

 

۱ - سیستم نوع اول یعنی حلقه باز غیرهمگام برای جمع آوری و پردازش داده است که برای اهداف مونیتورینگ و متعادل کردن انرژی و مواد خام اولیه نیز بکار میرود، اما کامپیوتر روی خود پروسه کنترلی ندارد یعنی فقط سیستم از پروسه داده میگیرد.

۲ - یک گام جلوتر سیستم حلقهبسته ... مگام است که علاوه بر کاراییهای سیستم قبلی، قابلیت کنترل پروسه را نیز دارد و پس از جمعآوری و پردازش اطلاعات میتواند فرمان‌ها یا مقادیر مناسب متغیرهایی برای اعمال به عملگر‌ها را ارائه بدهد.

۳ - سیستم نوع سوم، سیستم همگام حلقهباز است که اطلاعات بلافاصله به کامپیوتر رفته و کار کنترل براساس دادههای داده شده، توسط کاربر صورت می‌گیرد.

۴ - سیستم نوع چهارم (حلقه بسته همگام) که تمام کارهای جمعآوری و پردازش و اعمال نتایج حاصل از پردازش به پروسه تماماً توسط کامپیوتر انجام میشود.

کامپیوترهای کنترل فرآیند، وقتی برای یک هدف خاص کنترلی مانند جمعآوری داده و پردازش و امثال آن تعریف میشوند، کامپیوتر با مصارف خاص گویند. این کامپیوتر‌ها معمولاً در جاهای مختلف یک پروسه برای انجام کارهای مختلف گسترده میشوند و در ضمن کار قسمت‌ها مستقل از یکدیگراست.

در این سیستم مبادله داده بین کامپیوتر‌ها به خاطر نداشتن اتصال مستقیم با یکدیگر به کندی صورت میگیرد. مدتی بعد بخاطر لزوم ساخت فایلهای دادهی مرکزی، کامپیوتر‌ها از طریق یک کامپیوتر مرکزی بهم متصل شدند. این سیستم را سیستم متمرکز میگویند. (چون در این حالت وجود یک مرکز در قسمت اصلی و مهم پروسه که با سنسور‌ها و عملگر‌ها و سایر تجهیزات صنعتی پروسه مستقیماً در ارتباط باشد لازم است.)

در کامپیوتر مرکزی کار‌ها به شرح زیر صورت میگیرد:

۱ - مونیتورینگ پروسه.
۲ - جمع آوری داده ها.
۳ - پرداش داده ها.
۴ - ذخیره سازی و نگهداری داده برای زمانهای نسبتاً طولانی.
۵ - کنترل پروسه و اعلام خطر در مواقع لازم.
۶ - در برخی مواقع، کارهای مدیریتی نیز به این مجموعه افزوده میشود.

 

 

دو موضوع مهم و جدی برای بکارگیری یک سیستم کامپیوتری متمرکز در صنعت، سرعت پردازش و قابلیت اطمینان خود کامپیوتر است. به عبارت دیگر، چون کل تمرکز توابع اتوماسیون در یک کامپیوتر است همین امر میتواند خطرناک نیز باشد. سرعت محاسبات و قابلیت اطمینان سیستم نیز بسیارمهم است، چون در صورت خرابی تمام توابع از کار میافتند؛ لذا مهندسین همواره درصدد یافتن راهی برای بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم‌ها هستند که برای نیل به این هدف یا باید کامپیوتر از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشد (این مساله برمیگردد به ساختمان داخلی کامپیوتر و مدارات آن؛ که بهتر است از سیستم چند پردازندهای در کامپیوتر مرکزی استفاده شود) یا امکانات پشتیبانی به اندازه کافی موجود باشد.
ساختار چند پردازندهای وقتی تعداد کمی کامپیوتر مورد نیاز باشد یعنی برای صنایع کوچک مناسب است. اما برای اتوماسیون صنایع بزرگ مانند آهن و فولاد یا پتروشیمی این سیستم نمیتواند کارایی لازم را داشته باشد که این مساله بیشتر ناشی از وجود بار کاری زیاد در این گونه صنایع است که سرعت و قدرت کامپیوتر مرکزی را به شدت کاهش میدهد؛ لذا از ساختار پلهای ترتیبی (Hiearchical) استفاده میشود؛ که در این حالت نیاز نیست تمام مینیکامپیوترهای سیستم مستقیماً به یک کامپیوتر مرکزی متصل باشند بلکه کار‌ها طی فرآیند سلسله مراتبی در پلههای متفاوت انجام میشود و در هر پله یا سطح نیز کار‌ها مجدداً تقسیم میشود.

البته لازم به ذکر است که کامپیوتر مرکزی میتواند از طریق خطوط استاندارد و شبکه‌ها به شبکههای محلی یا ملی و یا حتی بین المللی وصل شود که این حالت معمولاً برای دسترسی برخی مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاهی و کارهای مدیریت کلان تعبیه شده است و بدون هیچ گونه مشکلی از طریق ترمینالهای متصل به شبکه میتوان به اطلاعات مربوط به چگونگی کار از نظر کمی، کیفی و سایر مسائل جانبی احتمالی نظیر ایراداتی که در سیستم اتفاق میافتد دسترسی پیدا کرد. چگونگی سیستم چند پردازندهای که در اثر رقابت شرکتهای طراح آن منجربه طرح تقریباً مشترک و عمومی ساختمان ترتیبی پلهای گسترده شد در دههی هفتاد موضوع جالبی از دید گاه کاربرد پیشرفته کامپیوتر بود، که سیستم کنترلی را در چند سطح کاری استاندارد تقسیم میکرد و در هر سطح وظایف خاصی صورت میگرفت.