FCS طی یک بازه زمانی مشخص بایستی جایگزین DCS میشود اما فعلاً خیلی جاها بعلت یکسری از مشکلات از DCS استفاده می کنند و برخی جاها مثل پتروشیمی مروارید بصورت ترکیبی (70% فیلد کنترل و 30% دی سی اس) استفاده میشود.

اجزاء DCS

تقریبا هر شرکتی که PLC می سازد یک سیستم DCS مخصوص به خودش رو هم دارد ، اما در ایران بعلت تحریم و سایر مسایل DCS شرکت زیمنس کاربرد بیشتری دارد که ما نیز مبنا را بر روی همین DCS می گذاریم اما یه دی سی اس را میشود از دو جهت بررسی کرد.

الف) سخت افزار

ب) نرم افزار 

الف ) سخت افزار رو میشود به بخشهای زیر تقسیم کرد:

1-PLC  

2- شبکه صنعتی

3- نحوه شبکه بندی

پس ابتدا به بررسی کلی ساختار یک PLC می پردازیم:

PLC یا programmable logic control در ابتدا برای ساده سازی تابلوهای مدار فرمان برق ایجاد شد و سپس توسعه پیدا کرد ، یک PLC شامل یک تعداد ورودی خروجی ، حافظه و CPU هست . بسته به نوع ارتباط این 3 قسمت 2 نوع سی پی یو داریم (کامپکت و ماژولار) قدرت و توانایی هرPLC با توجه به سی پی یو آن تعریف میشود.

در PLC های کامپکت وقتی PLC را میخرید هر سه قسمت CPU ، حافظه و ) I/O ورودی خروجی ) همراه PLC هست، مثل سی پی یو S7-313Cعلامت C نشون دهنده کامپکت بودن پی ال سی هست البته میشه I/O را در مدل کامپکت افزایش داد CPU. مهمترین بخش یک PLC هست و کامپکت بودن سی پی یو یعنی سی پی یو ارزان میباشد و برای کارهای ساده بکار میرود پس برای DCS ما از CPUی ماژولار استفاده میکنیم .

کلاٌ زیمنیس در سریS7  دو مدل سی پی یو ارائه میدهد 300 و 400   ، برای DCS ها بیشتر از سری 400 استفاده میشود مثل CPU-S7-414H علامت اخر سی پی سو ها به این معناست :

H: Hot - : سی پی یو  که دارای این پسوند است به این معناست که در هنگام کار آن را Program کرد ( در پی ال سی برنامه) نوشته شده را اصطلاحاً داخل سی پی یو می ریزند و به این عمل Download میگویند و خواندن برنامه از سی پی یو رو هم  اپلود میگویند ! درست عکس کامپیوتر! – در حقیقت برنامه داخل حافظه برنامه که روی ماژول CPU قرار دارد ریخته میشود.

F: Fail-Safe – مصون در برابر خطا ، سی پی یو های دارای این پسوند میتوانند از ماژولهای خاصی بنام Fail-Safe پشیتبانی کنند.

:F/FH  یعنی CPU هر دو قابیلت فوق رو باهم دارد.

2DP :یعنی سی پی یو از Profibus-DP پشتیبانی میکند و نیازی به خرید ماژول پروفی باس نداریم.

 کامپکت ، یعنی حافظه و  تعداد محدودی I/O همراه سی پی یو هست ، این نوع سی پی یو ها قدرت سخت افزاری کمتری نسبت به سی پسی و های ماژولار دارند ( یعنی تعداد وقفه کمتری دارند ، تایمر و کانتر شون هم کمتره و I/O های محدودتری رو پشتیبانی میکنند ) اما ارزانتر هستند.

 در یک DCS با توجه به ماژولار بودن CPU عملاٌ مشکل محدود بودن I/O ها رو نداریم :


- بررسی ماژولهای CPU سری 400   زیمنس :


(FM) Function module  :ماژولهایی هستند که کارهای خاصی رو انجام میدهند مثلاٌ یه ماژول PID کنترلر میتواند بدون نیاز به نوشتن برنامه  PID کنترلر در پی ال سی یک  PID کنترلر رو برای ما فراهم کند و...


SM: Signal module – کلیه کارتهای ورودی خروجی PLC رو میگویند که 4 دسته هستند AI یاAO،ANALOG INPUTیا ANALOG OUTPUTو DI یا DO،DIGITAL INPUT  یا DIGITAL OUTPUT هر کارت I/O  همان SM ماژولنهایتاً به ما 32 تا I/O  میدهد )


CP)): Communication Processors پردازنده ارتباطی که برای ارتباط PLC  با شبکه صنعتی مثل اترنت یا پروفی باس استفاده میشود.


IM interface module :یا ماژول واسط که برای ارتباط رک مرکزی با سایر رک ها بکار میرود ، اما رک چی هست ؟


در سری 400 زیمنس تمام ماژولها CPU, IO , CP) و... )روی یه برد بنام رک سوار میشوند ،این رک یک سری اسلات یا شکاف دارد که هر ماژول روی یه شکاف مخصوص از آن قرار میگیرد مثلاٌ CPU حتماٌ باید روی اسلات دوم بنشیند و .. هر رک تعداد محدودی ماژول رو می پذیرد مثلاً 8 الی 14 ،که هر کارت I/O به ما در نهایت 32 تا I/O میدهد حالا اگر مثلاً 1000 تا ورودی خروجی داشته باشیم چیکار باید بکنیم ؟


در این حالت از یکسری رک دیگر بنام رک توسعه استفاده میکنند که روی آنها فقط و فقط SM و FM  و IM میتواند بنشیند ، نه CPU  به این رکها میگویند رک توسعه ، رکی که در آن CPU قرار دارد رک مرکزی نام دارد ارتباط رک مرکزی با رک توسعه از طریق ماژولهای IM برقرار میشود یعنی در رک  مرکزی و همینطور سایر رکها یک ماژول IM میگذاریم و آن ها را به هم متصل میکنیم (از طریق شبکه ) رکها مدلهای مختلفی مثل CR ، ER ، UR دارند که برای جلوگیری از پیچیده شدن ازشون میگذریم یک ماژول دیگر که باقی مانده منبع تعذیه یا PS هست . البته ماژولهای دیگه ای مثل fail/safe و protector هم هست که بعد در مورد آنها توضیح خواهیم داد.


توسعه دادن DCS

یک رک توسعه میباشد  دقت کنید دو ماژول اولی (ET200M ) ها ماژول IM هستند ، علت دوتا بودنشون redundance بودن این سیستم هست یعنی اگه یه ماژول خراب شد دیگری جی آن کار کند.


حالا این ماژولها با کابل پرفی باس با هم وصل میشوند به CPU در رک مرکزی دقت کنید اینجا سی پی یو ما 2DP هست یعنی میشود مستقیماً به آن پروفی باس وصل کرد اگر اینجوری نبود یا پردازش سی پی یو سنگین بود باید دوتا ماژول IM از نوع ET200M که روی رکهای توسعه بود هم روی این شکل زیرین که رک مرکزی هست ، قرار میدادیم.


علت دوتا بودن ماژولهای CP همون قضیه redundancy هست ، به کابینتهایی که این رکها در آن هستند مارشالینگ کابینت  میگویند.


مجموعه کامل نمونه DCS

یک نگاه دقیق تر داخل تابلوی ریتال بیندازیم ( مارک پنل - همان جعبه ای که تجهیزات دی سی اس در آن قرار دارند - Ritall هست - ساخت شرکت ریتال آلمان(

در خیلی از سیستمهای DCS مساله redundancy یا داشتن بک اپ خیلی مهم است به صورتی که اگر سیستم اصلی از کار افتاد سیستم جایگزین بتواند وارد عمل شود بنابراین از دو تا پی ال سی یکی اصلی و دیگری پشتیبان استفاده میشود که به محض توقف یا ایراد پیدا کردن سیستم اصلی سیستم پشتیبان ادامه کار را بر عهده میگیرد در این سیستمی که اینجا نمایش داده شده ماژول IM رو به راحتی میشود از روی کابل بنفش پروفی باس متصل به آن تشخیص داد .

برای محافظت ماژولهای ورودی خروجی SM ها در برابر اتصال کوتاه و... از یک کارت واسط بین فیلد و کنترول روم استفاده میکنند (بنام کارت بریر) یاBarriar card فیلد به خارج اتاق کنترل که تجهیزات کنترلی و فرایندی که باید کنترل کنند آنجا هستند میگویند.

شبکه صنعتی

یک DCS شامل یک PLC هست( شامل یک CPU - یا حداکثر 4 cpu در سیستمهای redundancy و پردازش های سنگین - بهمراه حافظه و منبع تغدیه و تعدادی زیادی ورودی خروجی یا ماژول سیگنال - sm هست که توسط ماژول واسط یا IM با cpu در ارتباط هستند ) هست که فرمان و پردازش اصلی رو انجام میده ولی ما گفتیم که DCS یعنی پردازش توزیع شده پس بقیه PLC ها و سیستمهای کنترلی کجا هستند و چه جوری با CPU در ارتباط هستند ، جواب از طریق شبکه صنعتی .

فرض کنید بک نیروگاه داریم با یک سیستم دی سی اس زیمنس ، در این نیروگاه تجهیزات خاصی نیاز به هوای ابزار دقیق (بادی کاملاً خشک با فشارحداکثر 8 بار ) دارند و بعضی تجهیزات دیگه مثل تجهیزات اطفای اتش نیاز به نیتروژن دارند ، حال ما دو تا سیستم داریم که یکی هوای ابزار دقیق می سازد به اسم کمپرسور هوا و دیگری نیتروژن می سازد به اسم کمپرسور نیتروژن که هر دوتا سیستم plc خاص خودشون را دارند که فرایند تولید هوای ابزار دقیق و نیتروژن و کنترل میکنند و هیچ بار پردازشی برای cpu مرکزی ما ندارند اما هر کدوم از این PLC ها چندتا سیگنال برای DCS میفرستند که وضعیت کپرسورها رو به DCS اعلام میکند و اجازه صدور فرمان روشن و خاموش کردن سیستم رو برای PLC  اتاق کنترل میفرستد . این یعنی پردازش توزیع شده ارتباط PLC مرکزی با این دوتا PLC از چه طریقی باید انجام بشود ؟

به سراغ پروتکلهای ارتباطی میرویم :

چند تعریف

روشهای برقراری ارتباط میان دو وسیله ، روش برقراری ارتباط چند مدل هست:


. یک طرفه یا Simplex که در آن  فرستنده میتواند سیگنال برای گیرنده بفرستد ولی برعکسش ممکن نیست.


. دوطرفه غیر همزمان یا Half Duplex که هر دو طرف می توانند برای هم اطلاعات بفرستند اما نه به طور هم زمان یعنی یکی باید اطلاعات بفرستد آن یکی باید صبر کند تا ارسال اطلاعات تمام بشود بعد دومی میتواند اطلاعات بفرستد. (مثل واکی تاکی)


. دو طرفه همزمان Full duplex که هردو طرف می توانند باهم دیتا بفرستند مثل تلفن.

مدیا یا رسانه ارتباطی : وسیله فیزیکی هست که ارتباط بین فرستنده یا گیرنده رو برقرار میکند مثل هوا ، یا کابل مسی یا کابل نوری .


پروتکل ارتباطی : بعد نرم افزاری ارتباط رو مشخص میکند بعضی از آن ها را حتما تا حالا شنیدید مثلاً RS232 یا Rs232c یا RS 485 که پروتکلهای ارتباطی سریال هستند و...


استاندار شبکه صنعتی :یک استاندار کلی که کل اجزا شبکه صنعتی ( از پی ال سی  یا Dvice های کنترلی ) بر اون مبنا ساخته میشنوند چون زیمنس داریم بحث میکنیم استاندار فیلد باس ( با فیلد باس کنترل که گهگاه به اختصار فیلد باس هم گفته میشود اشتباه نگیرید ) رو مورد بررسی قرار میدیم ، برخی از زیر مجموعه های این استاندار عبارتند از: Canbus – Filedbus- profibus- Modbus- Ascii

  

 Copyright © 2015. PARTO GOSTAR IRIC Company - PGICO.IR

Top