معرفی DCS و مزایای آن

تعریف DCS

همانگونه که از اسم آن مشخص است ، یک سیستم کنترل توزیع شده سیستمی است که عملکرد آن بجای اینکه در یک نقطه متمرکز باشد، پراکنده است . یک سیستم کنترل توزیع شده از تعدادی ماجولهای میکروپروسسوری تشکیل شده که با همکاری یکدیگر عملکرد یک سیستم را کنترل مونیتور میکند. کامپیوتر ها با توجه به جغرافیای محل پخش می شوند، بنابر این این مسئله باعث کاهش هزینه نصب و سیم کشی می گردد.

DCS یک شبکه کامپیوتری است اما با شبکه های کامپیوتری خانگی و یا اداری موجود تفاوت دارد چرا که در DCS مسئله پردازش بلادرنگ مطرح می باشد مخالف آنچه در پردازشهای دسته ای در کامپیوترهای اداری یا خانگی دیده می شود. تفاوت دو روش پردازش در نحوۀ اجرای برنامه های آنهاست . در کامپیوترهای معمول نحوۀ پردازش بدینگونه می باشد که در یک زمان تنها یک برنامه منفرد اجرا می گردد بطوریکه این برنامه با یک سری داده های ثابت و مشخص شروع به محاسبات پیچیده نموده و در نهایت به نتایج مطلوب ختم می گردد و هنگامی که پردازش تمام شد برنامه متوقف شده تا برای اجرای مجدد با یک سری داده جدید فرمان بگیرد.

در روش پردازش « بلادرنگ » نیز پردازش با یک سری داده های ثابت شروع می شود، با این تفاوت که اجرای همان برنامه بطور مداوم ( چندین بار در ثانیه ) تکرار شده و داده ها را با توجه به داده های مرحله قبل تازه می گرداند. بعنوان مثال از یک عملکرد بلادرنگ می توان از همان کنترل اتوماتیک سرعت ماشین نام برد. کنترل با داده ثابت سرعت مطلوب شروع شده و در هر مرحله سرعت ماشین نمونه برداری می شود و با توجه به اختلاف آن با سرعت مطلوب ، سیگنالهای کنترلی مبنی بر باز یا بسته شدن دریچه بنزین اعمال می کردند.

یک کنترلر DCS نیز به همین طریق عمل می کند، یعنی بطور مداوم از صدها و شاید هزار سیستم تحت کنترل نمونه برداری کرده و محاسباتی را بر مبنای یک طرح مشخص برای سیستمهای مربوطه تکرار می کند. داده هایی که از محیط دریافت می شود را می توان به دو گروه تقسیم کرد :

داده های دریافتی سیستم DCS ( دو گروه اصلی )

الف – داده های آنالوگ : این داده بطور پیوسته تغییر می کنند و از طریق حلقه های کنترلی نرم افزاری که بنا به نیاز ممکن است شامل کنترلرهای نسبی ، Lead Lag یا PID باشد آنالیز شده و سیگنالهای خروجی مناسب صادر می شود.

ب – داده های گسسته : کارکردن با این داده ها ساده تر بوده وبا توجه به سیگنالهای دریافتی و روابط منطقی عاملی را قطع یا وصل می کند. برای دریافت داده ها از محیط DCS نیز مانند تمام کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی به یک سری المانها ، نظیر دماسنج ؛ فشار سنج ؛ آمپرمتر ، تجزیه کننده ها و غیره احتیاج می باشد. مقادیر المانها به سیگنالهای الکتریکی تبدیل شده و DCS آنها را خوانده و به دیجیتال تبدیل می کند. داده های بدست آمده در موارد زیر استفاده می شوند:

- حلقه های کنترلی ( فیدبک ها ) جهت کنترل آنالوگ

- اجرای برنامه های منطقی جهت صدور دستورالعمل های قطع و وصل

- نمایش مقادیر روی صفحه مونیتور

- تهیه و گزارش از وضعیت سیستم بصورت کپی سخت افزاری و غیره

- اعلام خط در وضعیت نامناسب سیستم تحت کنترل و بسیاری از عملیات های دیگر که متناظر با نوع سیستم قابل تعریف است.

مزایای DCS نسبت به سیستم های قدیمی:

- پروژه های بزرگ را می توان به پروسه های کوچکتر تقسیم کرد و کنترل هر قسمت آنرا به یک ماجول DCS سپرد.

- روش کنترل مرکزی که کنترل تمام پروسه بوسیلۀ یک کامپیوتر مرکزی انجام می شود مستلزم داشتن کامپیوتری بزرگ و تجهیزات پیشرفته می باشد که قیمت این سیستمها بسیار زیاد است ، اما در کنترل DCS سخت افزار ماجولها از همان میکروکامپیوترهای معمولی تشکیل شده است.

- نرم افزارهای DCS بخاطر استفاده از میکروکامپیوترها و تقسیم بندی کنترل ، از نرم افزارهای یک کامپیوتر بزرگ در کنترل مرکزی بسیار ارزانتر تمام می شوند.

- برخلاف سیستم متمرکز، در DCS به علت تقسیم بندی کنترل اگر یکی از ماجولها خراب شودکنترل بر روی قسمتهای دیگر به قوت خود باقی می ماند.(Fault isolation )

- سیستمهای DCS دارای قابلیت گسترش هستند. در سیستم کنترل مرکزی گسترش سیستم مستلزم تعویض پردازنده مرکزی و خرید یک سیستم پیشرفته تر است، اما در DCS می توان با اضافه کردن ماجولهای کنترلی بیشتر کنترل را گسترش داد.

- برنامه نویسی DCS در محیط های سطح بالا انجام می شود. این برخلاف کنترلرهای PLC می باشد که نوشتن برنامه در آنها نیازمند آشنائی با سیستمهای میکروپروسسوری می باشد.

- همانطور که پیشتر آمد DCS می تواند از ماجولهای کنترلی بسیاری تشکیل شده باشد که می توانند بطور مستقل و همزمان عمل کنند، بعلاوه دارای قابلیت ارتباط سریع بین ماجولهای خویش است که این ارتباط از طریق خطوط ارتباطی با نام بزرگراههای
داده های بلادرنگ امکان پذیر می گردد.

حجم زیاد اطلاعات و سرعت بالای آن از خصوصیات بارز DCS می باشد که نتیجه آن دقت بیشتر در داده های دریافتی و سرعت بالای محاسبات است. بدیهی است که پرسنل مربوطه می تواند با توجه به این نتایج تصمیمات مناسبتری را اتخاذ کند. لازم به ذکر است که مهمترین پیشرفت DCS مرهون صنعت کامپیوتر در هوش مصنوعی بخصوص سیستمهای خبره می باشد.

ساختمان DCS:

با توجه به تنوع DCS های ارائه شده توسط شرکتهای مختلف ، می توان دریافت که همۀ آنها در حالت کلی در چند قسمت با هم وجه اشتراک دارند. اجزای اصلی یک DCS عبارتند از :

    ماجولهای ورودی – خروجی ( ماجول I/O )
    باس ورودی – خروجی محلی
    ماجولهای کنترلر
    ماجولهای ارتباطی