نظام التحكم الموزع في الصناعة

مفهوم نظام التحكم:

كما يوحي الاسم نظام التحكم الموزع (DCS) هو نظام من أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم وأجهزة الكمبيوتر المرتبطة بها والتي يتم توزيعها في جميع نواحي المصنع، يخدم كل عنصر من هذه العناصر غرض فريد مثل الحصول على البيانات والتحكم في العمليات، كذلك تخزين البيانات والعرض الرسومي، تتصل هذه العناصر الفردية بجهاز كمبيوتر مركزي من خلال شبكة المنطقة المحلية للمصنع والتي يشار إليها بشبكة التحكم.

نظام التحكم الموزع في الصناعة:

يمكن تطبيق نظام التحكم الموزع على المهام الشائعة مثل التحكم في معدل تدفق الهواء في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، أو الحفاظ على مستويات السائل عبر سلسلة من الخزانات أو أي عدد من المسؤوليات المماثلة المرتبطة بتنظيم عمليات الإنتاج الصناعي، من الناحية التاريخية كانت الوظيفة الوحيدة التي لم يتمكن هذا النظام من القيام بها هي تنسيق التحكم في مصنع بأكمله.

يعتبر نظام التحكم الموزع العقل المركزي للمصنع، يتخذ قرارات آلية استناداً إلى اتجاهات الإنتاج التي نراها في الوقت الفعلي في جميع أنحاء المصنع، على سبيل المثال قد يزيد نظام (DCS) في محطة توليد الطاقة تلقائياً من قدرة توليد البخار لتوربينات متعددة من أجل مواكبة الطلب المتغير على الكهرباء خلال أيام الصيف الحارة، ثم تقليله مع انخفاض درجات الحرارة في الهواء الطلق طوال الليل وتراجع الطلب.

تلعب تقنيات التحكم دور رئيسي في أنظمة الإنتاج الحديثة، مما يضمن مستويات إنتاجية عالية، مع ذلك فإنّ فردية المنتجات تتزايد باستمرار وبوجود أجهزة تحكُّم حديثة يكاد يكون من المستحيل تلبية هذه المطالب، للمساعدة في التغلب على افتقار وحدات التحكم الحالية إلى المرونة، سعى مشروع (OCEAN) إلى تطوير منصة اتصالات قادرة في الوقت الفعلي لتطبيقات التحكم الموزعة.

تمّ تصميم إطار العمل في الوقت الفعلي لنظام التحكم الموزع، لتمكين التكامل الديناميكي لمكونات التحكم الرقمي في المنصات المفتوحة الموزعة وبشكل أكثر تحديد، كان التكوين المرن والمخصص للتطبيق لأنظمة التحكم هو الهدف النهائي لمشروع (OCEAN)، لهذا الغرض تمّ اختيار فلسفة قائمة على الوحدات التي تطورت من المفاهيم الأساسية.

تتمثل المهمة الرئيسية لمنصة الاتصال لنظام التحكم الموزع في الصناعة في دعم التبادل الفعال للبيانات بين مكونات التحكم، لذلك من أجل تحقيق منصة (DCRF) إلى جانب نظام التشغيل في الوقت الفعلي، كان من الضروري وجود برمجيات وسيطة للاتصالات مناسبة كأساس للتنفيذ، تمّ العثور على الوسيط الأنسب وهو امتداد (Linux) في الوقت الفعلي المفضل.

كان أحد الأهداف لمطوري نظام التحكُّم الموزع في الصناعة، هو الحصول على مكونات تحكم رقمية من بائعين مختلفين يتعاملون مع نفس إطار عمل الاتصال، تمّ فحص وتقييم عمليات تجريد الأجهزة بحيث يكون تبادل المكونات ممكن وسهل، علاوة على ذلك تمت إضافة آليات النقل المناسبة، حيث إنه من الضروري لمكونات الوقت الفعلي أن تلبي قنوات الاتصال الخاصة بهم قيود الوقت.

زاد تطوّر عملية التحكُّم الموزع في الصناعة خلال بعض المراحل، بدايةً يكون التحكُّم من خلال اللوحات المحلية وصولاً إلى مصنع العلاج، لكن هذا يحتاج إلى موارد بشرية من أجل حضور هذه اللوحات التي تفرّقت، إلا أنه لا يوجد أفكاراً شاملاً لذلك، حيث كان التطور التالي هو إرسال جميع قياسات المصنع إلى غرفة تحكم مأهولة بشكل دائم، كان هذا بشكل فعال هو أساس جميع اللوحات المحلية مع انخفاض مستويات الطاقم ونظرة عامة أسهل للعملية.

هندسة نظام التحكم الموزع في الصناعة:

يحتوي نظام التحكم الموزع في الصناعة على ثلاث صفات رئيسية، الأول هو توزيع وظائف التحكم المختلفة في مجموعات صغيرة نسبياً من الأنظمة الفرعية، وهي شبه مستقلة ومترابطة من خلال ناقل اتصال عالي السرعة، تتضمن بعض هذه الوظائف الحصول على البيانات وعرض البيانات والتحكم في العملية والإشراف على العملية والإبلاغ عن المعلومات وتخزين واسترجاع المعلومات.

السمة الثانية لـ (DCS) هي أتمتة عملية التصنيع من خلال دمج استراتيجيات التحكم المتقدمة، والسمة الثالثة هي ترتيب الأشياء كنظام، ينظم (DCS) هيكل التحكم بأكمله كنظام أتمتة واحد، حيث يتم توحيد الأنظمة الفرعية المختلفة من خلال بنية أوامر وتدفق معلومات مناسبين، تشمل العناصر الأساسية المكونة في (DCS) محطة العمل الهندسية ومحطة التشغيل أو HMI ووحدة التحكم في العمليات والأجهزة الذكية ونظام الاتصالات.

محطة العمل الهندسية هي وحدة التحكم الإشراقية على نظام التحكم الموزع بأكمله، يمكن أن يكون جهاز كمبيوتر أو أي كمبيوتر آخر يحتوي على برنامج هندسي مخصص، توفر هذه المحطة الهندسية أدوات تكوين قوية تسمح للمستخدم بأداء وظائف هندسية مثل إنشاء حلقات جديدة وإنشاء نقاط إدخال وإخراج مختلفة وتعديل منطق التحكم المتسلسل والمستمر، كذلك تكوين مختلف الأجهزة الموزعة وإعداد الوثائق لكل جهاز.

يستخدم نظام التحكم الموزع في الصناعة لتشغيل ومراقبة ومراقبة معاملات المصنع، يمكن أن يكون جهاز كمبيوتر أو أي جهاز مراقبة آخر يحتوي على أداة برمجية منفصلة يمكن للمشغل من خلالها عرض قيم معلمات العملية وبالتالي اتخاذ إجراء التحكم، يمكن أن تكون محطات التشغيل وحدة واحدة أو وحدات متعددة، حيث تؤدي وحدة واحدة وظائف مثل عرض قيمة المعلمة وعرض الاتجاه والإنذار.

كيف يستخدم نظام التحكم الموزع في الصناعة؟

بينما يتم استخدام (DCS) عبر صناعات التحكم في العمليات للإشراف على عمليات الإنتاج المعقدة، يتم نشرها على نطاق واسع في مصانع التصنيع المستمرة الكبيرة مثل تلك الموجودة في صناعة البتروكيماويات، بمساعدة نظام التحكم الموزع يمكن لهذه الشركات وغيرها من المصنّعين تنسيق التعديلات بكفاءة بطريقة من أعلى إلى أسفل باستخدام شبكة مركزية من أجهزة الكمبيوتر.

يتم نشر التعليمات من (DCS) في جميع أنحاء المصنع وتزويدها إلى وحدات التحكم الفردية، عند تكوينه بشكل مناسب يمكن لنظام التحكم الموزع تحسين السلامة مع تحسين كفاءة الإنتاج أيضاً، قد تساعد المقارنة بين نباتين في توضيح أهمية نظام التحكم الموزع، أولاً فلنتخيل مرفق صغير لمعالجة مياه الصرف الصحي يستخدم عشرات حلقات التحكم، يمكن للموظفين الهندسيين في المصنع مراقبة أداء هذا العدد المحدود من وحدات التحكم بسهولة.

بعد ذلك فلنتخيل مصفاة كبيرة تشغل 10000 حلقة تحكم ديناميكية ومتفاعلة للغاية، في حين أنّ تنسيق التحكم في منشأة المعالجة أمر سهل نسبياً، فإنّ مهمة تنظيم التحكم في المصفاة يمكن أن تكون مرهقة بدون استخدام (DCS)، على مر السنين أصبح الخط الفاصل بين (DCS) و(PLC) غير واضح، في حين أنّ (DCS) كان تقليدي والحل الوحيد لتحقيق تحكم آمن وفعال على مستوى المصنع، فإنّ التقدم في قدرات المعالجة سمح لـ (PLC) بتولي مسؤولية أكبر بسرعة.

شاهد أيضاً

خطوات تساهم في الوصول إلى تركيز صناعي فعال

من المؤكد أن فهم أعمال العملاء هو أحد أقوى عوامل التمييز بين مكاتب الصناعة، كل …