أولا: المقدمة
في نظام التحكم في الأتمتة الصناعية الحديثة، PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة)، DCS (نظام التحكم الموزع)، وFCS (نظام التحكم Fieldbus) هي أنظمة التحكم الثلاثة الشائعة الاستخدام. كل واحد منهم لديه مبدأ عمل فريد، وخصائص وظيفية وسيناريوهات قابلة للتطبيق، مما يوفر حلولاً متنوعة للأتمتة الصناعية. في هذه الورقة، سنقوم بتحليل ومقارنة أنظمة التحكم الثلاثة هذه بالتفصيل حتى يتمكن القراء من فهم الاختلافات والروابط بينها بشكل أفضل.
نظام التحكم II.PLC
التعريف ومبدأ العمل
نظام التحكم PLC هو نوع من معدات التحكم في البرامج، التي تتحكم في حالة إشارات الإدخال/الإخراج (I/O) من خلال-برامج مكتوبة مسبقًا، وذلك لتحقيق التحكم الآلي والمراقبة والتشغيل للمعدات الموجودة في-الموقع. يتكون PLC بشكل أساسي من وحدة وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة الإدخال ووحدة الإخراج وجهاز البرمجة، ويتضمن مبدأ عمله ثلاث مراحل للحصول على إشارة الإدخال وتنفيذ البرنامج والتحكم في الإخراج.
الخصائص الوظيفية
(1) الوقت الفعلي-الجيد:يتمتع نظام التحكم PLC بأداء جيد في الوقت الفعلي-، والذي يمكنه الاستجابة بسرعة للتغيرات في البيئة الميدانية وتحقيق إستراتيجية التحكم المعدة مسبقًا بسرعة.
(2) الاستقرار العالي:خوارزمية التحكم لنظام التحكم PLC مستقرة ولا تتأثر بالتداخل الكهرومغناطيسي الخارجي وتغيرات درجات الحرارة وتقلبات إمدادات الطاقة وعوامل أخرى لضمان موثوقية النظام.
(3) المرونة:يمكن تعديل وتحديث برنامج نظام التحكم PLC في أي وقت، ويمكن أن يتكيف مع ظروف التحكم المختلفة ومتطلبات التحكم.
(4) سهولة البرمجة:لغة برمجة نظام التحكم PLC بسيطة وسهلة التعلم، وتصميم البرنامج وتعديله وتصحيحه مريح وسريع.
(5) سهل التوسع:يمكن توسيع أجهزة وبرامج نظام التحكم PLC بمرونة، وفقًا لمتطلبات تكوين وحدات الإدخال والإخراج المختلفة، ووحدات الاتصال وما إلى ذلك.
ثالثا. نظام التحكم DCS
التعريف ومبدأ العمل
نظام التحكم DCS، المعروف أيضًا باسم نظام التحكم المركزي في التوزيع، عبارة عن وظائف تحكم لا مركزية قائمة على المعالجات الدقيقة-، ويتم تشغيل العرض بشكل مركزي، مع مراعاة مبادئ التصميم للتنسيق المستقل والشامل لجيل جديد من أنظمة التحكم في الأجهزة. ويتكون بشكل أساسي من مستوى التحكم في العملية ومستوى مراقبة العملية، مع شبكة الاتصالات كحلقة وصل لنظام كمبيوتر متعدد المستويات، والكمبيوتر المتكامل (الكمبيوتر)، والاتصالات (الاتصالات)، والعرض (CRT) والتحكم (التحكم) وغيرها من تقنيات 4C.
سمات
(1) موثوقية عالية:يستخدم هيكل نظام DCS تصميمًا متكررًا، ولن يؤدي فشل جهاز كمبيوتر واحد إلى اضطراب النظام بأكمله.
(2) الانفتاح:باستخدام منصة مفتوحة منتظمة ونموذجية وموحدة، يمكن تحقيق جميع أنظمة الكمبيوتر المترابطة من خلال شبكة إيثرنت ووسائل الاتصالات الأخرى للتوصيل البيني المركزي والوصول إلى التوصيل البيني.
(3) التكوين المرن:يمكن لنظام DCS إضافة أو تقليل وحدات النظام وفقًا للطلب الفعلي لتحقيق التكوين المرن.
(4) التصميم المعياري:تعتمد جميع المعدات الأساسية تصميمًا معياريًا، بما في ذلك المعالج وإمدادات الطاقة ووحدة الإدخال/الإخراج ووحدة الاتصال ووحدة AI/AO وما إلى ذلك، مما يحسن قابلية التوسعة وقابلية الصيانة للنظام.
رابعا. نظام التحكم FCS
التعريف ومبدأ العمل
نظام التحكم FCS هو اختصار لنظام التحكم في ناقل المجال، وهو نظام تحكم من الجيل الجديد تم تطويره من DCS وPLC. وهي تعتمد تقنية ناقل المجال لتوصيل الأجهزة الميدانية الذكية ونظام التشغيل الآلي بشبكة اتصالات لا مركزية وثنائية الاتجاه ومتعددة-بنية الفروع.
سمات
(1) شبكة الاتصالات الميدانية:تتبنى FCS تقنية الناقل الميداني لتحقيق الاتصال الرقمي بين الأجهزة الميدانية الذكية وأنظمة التشغيل الآلي.
(2) التوصيل البيني للجهاز وقابلية التشغيل البيني:يدعم FCS التوصيل البيني وقابلية التشغيل البيني بين الأجهزة التي تنتجها شركات مصنعة مختلفة، مما يقلل من تكاليف تكامل النظام.
(3) كتل الوظائف اللامركزية:تعمل FCS على تحقيق اللامركزية في وظائف التحكم للأجهزة الميدانية الفردية، مما يحسن موثوقية النظام ومرونته.
(4) مصدر طاقة خط الاتصال:يدعم FCS إمداد الطاقة للأجهزة الميدانية من خلال خطوط الاتصال، مما يبسط توصيلات النظام.
V. مقارنة أنظمة التحكم PLC و DCS و FCS
بناء
يتكون PLC بشكل أساسي من وحدات وحدة المعالجة المركزية ووحدات الإدخال ووحدات الإخراج وأجهزة البرمجة؛ DCS هو نظام كمبيوتر متعدد{0}}يتكون من مستوى التحكم في العملية ومستوى مراقبة العملية مع شبكة الاتصالات كحلقة وصل؛ تم تطوير FCS من DCS وPLC، باستخدام تقنية ناقل المجال لتوصيل الأجهزة الميدانية الذكية وأنظمة التشغيل الآلي.
الخصائص الوظيفية
يتمتع PLC بخصائص الوقت الفعلي-الجيد، والاستقرار العالي، والمرونة، وسهولة البرمجة، وسهولة التوسع؛ تتميز وحدات تحكم المجال DC بخصائص الموثوقية العالية والانفتاح والتكوين المرن والتصميم المعياري؛ تتميز FCS بخصائص شبكة الاتصالات في الموقع{{1}، والتوصيل البيني للمعدات وقابلية التشغيل البيني، وكتل الوظائف اللامركزية، وإمدادات الطاقة لخط الاتصال.
السيناريوهات القابلة للتطبيق
PLC مناسب لخطوط الإنتاج الآلية الصغيرة والتحكم في المعدات؛ يعتبر DCS مناسبًا للتحكم في العمليات الصناعية وإدارتها على نطاق واسع{{0}، مثل الصناعة الكيميائية والطاقة الكهربائية والمعادن وغيرها من المجالات؛ يعد FCS أكثر ملاءمة للحاجة إلى تحقيق التوصيل البيني للأجهزة الميدانية وقابلية التشغيل البيني لأنظمة الأتمتة الصناعية المعقدة.
سادسا. ملخص
تتميز أنظمة التحكم PLC وDCS وFCS بخصائصها الخاصة وتلعب دورًا مهمًا في مجال الأتمتة الصناعية. ومن خلال مقارنة التركيب الهيكلي والخصائص الوظيفية والسيناريوهات القابلة للتطبيق، يمكننا اختيار برنامج التحكم الأكثر ملاءمة وفقًا للاحتياجات الفعلية. مع التطوير المستمر للأتمتة الصناعية، ستستمر أنظمة التحكم الثلاثة هذه في لعب دور مهم وستستمر في الابتكار والتحسين.