PLC DCS

أنواع أنظمة التحكم الموزعة (DCS) والتحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC)

مع تطور الصناعة 4.0، ظهرت العديد من أنواع أنظمة التحكم الآلي في المصانع. فيما يلي وصف لأنواع DCS وPLC الثلاثة الأكثر شيوعًا في مختلف الصناعات.

• نظام التحكم الموزع (DCS): نظام التحكم الموزع (DCS) هو نظام تحكم مركزي يُستخدم لمراقبة وتحكم مختلف العمليات المعقدة أو أنظمة التصنيع. يستخدم وحدات تحكم لا مركزية تعتمد على المعالجات الدقيقة لإدارة أجزاء أو مناطق مختلفة من نظام أو مصنع. تعمل كل وحدة تحكم، متصلة بالوحدات الأخرى، معًا لتحقيق التحكم الكلي وتحسين النظام بأكمله. غالبًا ما يُستخدم نظام DCS في صناعات مثل تكرير النفط، والمواد الكيميائية، وتوليد الطاقة، ومعالجة المياه. تشمل الميزات النموذجية المرونة، والقابلية للتوسع، والموثوقية العالية، وقابلية التكامل بسهولة مع أنظمة أخرى.
• وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC): وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) هي جهاز كمبيوتر رقمي مصمم خصيصًا لأنظمة التحكم والتشغيل الآلي في الصناعة. يُستخدم لمراقبة وتحكم مختلف المعلمات والعمليات في الإنتاج الصناعي. تتكون وحدة PLC من وحدة إدخال، ومعالج، ووحدة إخراج، وشبكة اتصالات. تجمع وحدة الإدخال البيانات من أجهزة الاستشعار وأجهزة الإدخال الأخرى، ثم ترسل البيانات إلى المعالج حيث تتم معالجتها بناءً على منطق مبرمج مسبقًا. ثم يرسل المعالج أوامر التحكم من خلال وحدة الإخراج للتحكم في مُشغلات وأجهزة الإخراج الأخرى. تُستخدم وحدة PLC على نطاق واسع في خطوط تجميع المصانع، وتحكم الآلات، وغيرها من عمليات الإنتاج الآلي.
• نظام التحكم الهجين: يدمج نظام التحكم الهجين ميزات كل من نظام التحكم الموزع (DCS) ووحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، مما يجمع بين التحكم اللامركزي والبرمجة. يستخدم وحدات تحكم موزعة متعددة لمراقبة وتحكم أجزاء مختلفة من النظام بينما يسمح بالتحكم المرن والقابلة للبرمجة. يسمح ذلك بالتكيف مع مختلف العمليات الصناعية ومتطلبات التحكم، مما يوفر حلًا أكثر كفاءة وتنوعًا للتشغيل الآلي في الصناعة. تشمل مجالات التطبيق العمليات التصنيعية المعقدة، وأنظمة الإنتاج واسعة النطاق، والمواقع الصناعية التي تتطلب المراقبة والتحكم المركزي.

مواصفات وصيانة أنظمة DCS و PLC

المواصفات

• الهندسة المعمارية

  تتضمن هندسة نظام DCS عادةً غرفة تحكم مركزية، وأجهزة مجال متعددة، وشبكات اتصال، ونظام كمبيوتر مركزي لجمع البيانات والتحكم. قد يستخدم نظام الكمبيوتر المركزي بنية العميل-الخادم أو بنية موزعة مع عقد معالجة متعددة موزعة في جميع أنحاء المصنع.

• القدرات الوظيفية

  يُقدم نظام DCS قدرات وظيفية غنية. يمكنه تحقيق جمع البيانات ومراقبة عمليات المجال، وتحكم وتنظيم العمليات الصناعية، وإدارة الإنذارات والأحداث، وتسجيل البيانات والتحليل التاريخي، وتوليد التقارير والإحصاءات. في الوقت نفسه، يُقدم نظام DCS أيضًا وظيفة أمان النظام وإدارة وصول المستخدم لضمان سلامة النظام وموثوقيته.

• بروتوكولات الاتصال

  يدعم نظام DCS عادةً بعض بروتوكولات الاتصال القياسية، مثل Modbus و Profibus و Ethernet، وغيرها. تُمكن هذه بروتوكولات الاتصال من تبادل البيانات والاتصال بين نظام DCS والأجهزة أو الأنظمة الأخرى، مما يُحقق التحكم المتكامل وتنسيق نظام التشغيل الآلي الصناعي بأكمله.

الصيانة

• التفتيش والصيانة المنتظمة

  للحفاظ على تشغيل نظام DCS بشكل طبيعي، يحتاج المستخدمون إلى وضع خطط وجداول صيانة وتنفيذ عمليات تفتيش وصيانة منتظمة على النظام. يشمل ذلك عمليات فحص وتدقيق روتينية لأجهزة المجال، ومحطات التحكم، والخوادم في نظام DCS لضمان وجودها في حالة جيدة. أيضًا، يحتاج المستخدم إلى مراقبة حالة تشغيل نظام DCS وأدائه بانتظام، والتحقق من وجود أي أخطاء أو شذوذ في الوقت المناسب، ومعالجتها على الفور لتجنب المخاطر والتهديدات المحتملة.

• نسخ احتياطي واستعادة النظام

  يحتاج المستخدمون إلى إنشاء نظام نسخ احتياطي منتظم للبيانات والتكوينات لضمان إمكانية استعادة النظام بسرعة في حالة حدوث أعطال أو كوارث. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج المستخدمون إلى وضع خطة لاستعادة النظام تشمل عملية إصلاح واستعادة نظام DCS بعد حدوث خطأ، بالإضافة إلى معالجة واستعادة البيانات والتكوينات الاحتياطية.

• التحديث والتطوير

  يتضمن نظام DCS عادةً بعض مكونات وبرامج الوحدات. يحتاج المستخدمون إلى صيانة وتحديث هذه مكونات البرامج حسب الضرورة لضمان أمان النظام واستقراره وتحسين أدائه. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج المستخدمون إلى الانتباه إلى تحديثات وتطويرات نظام DCS من قبل البائع، وتقييمها وتنفيذها وفقًا لاحتياجات المؤسسة الفعلية.

سيناريوهات استخدام أنظمة DCS و PLC

كأجهزة تحكم مركزية في الإعدادات الصناعية الآلية، يُستخدم نظام DCS ووحدة PLC في عدد كبير من الصناعات.

• النفط والغاز

  يُستخدم نظام DCS على نطاق واسع للتحكم الإشرافي في العمليات المعقدة مثل عمليات التكرير وتشغيل خطوط الأنابيب. تشمل التطبيقات النموذجية تحكم الحلقة، وتحكم التدفق والضغط، وتحكم مستوى الخزانات.

• الكيميائية والبتروكيماويات

  تُطبق الوظائف الأساسية لنظام DCS أيضًا في الصناعة الكيميائية والبتروكيماوية. بصرف النظر عن التطبيقات النموذجية المذكورة أعلاه، يُمكن لنظام DCS أيضًا تمكين المعالجة الدفعية و PIDs للتحكم في درجة الحرارة وغيرها من المعلمات الفيزيائية / الكيميائية.

• توليد الطاقة والمرافق

  يُستخدم نظام DCS للتحكم ومراقبة عمليات توليد الطاقة، بما في ذلك الطاقة الحرارية، والطاقة الكهرومائية، وطاقة الرياح. يُحقق وظائف مثل تحكم المعدات، ومراقبة الإنذارات، وجمع البيانات، وتوليد التقارير. في الوقت نفسه، تُساعد وحدات PLC في أتمتة عمليات المرافق مثل معالجة المياه وإدارة النفايات.

• الصلب والتعدين

  في صناعة الصلب، يُساعد نظام DCS ووحدة PLC على أتمتة خطوط الإنتاج، وعمليات الصهر، وأنظمة التعامل مع المواد. يُحقق الاثنان أيضًا نفس الوظائف الأساسية في صناعة التعدين: التحكم في معدات التعدين، وحزام ناقل، وأنظمة الفرز.

• الأغذية والمشروبات

  تُستخدم كل من أنظمة DCS ووحدات PLC على نطاق واسع في صناعة الأغذية والمشروبات. فهي مسؤولة عن تحكم المعدات، ومراقبة العمليات، والتتبع، ووظائف الإبلاغ، إلخ، لضمان امتثال جودة المنتج للمعايير وتحسين كفاءة الإنتاج.

• المستحضرات الصيدلانية

  يُتحكم نظام DCS ويُراقب عملية تصنيع المنتجات الصيدلانية، مثل التخمير، والاستخلاص، والتنقية. بالإضافة إلى ذلك، يُساعد نظام DCS أيضًا في جمع البيانات، والمعالجة الدفعية، وإدارة الصيغ.

• الأسمدة والتعامل مع المواد

  في صناعة الأسمدة، يُتحكم نظام DCS في الروابط الرئيسية لعملية الإنتاج، مثل التفاعل، والحبيبات، والتعبئة، بينما يُحقق أيضًا وظائف مثل تتبع المواد وإدارة المخزون في صناعة التعامل مع المواد.

• الأتمتة في الصناعات الأخرى

  تستخدم المزيد من الصناعات أيضًا نظام DCS ووحدة PLC، بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر، صناعات النسيج، والورق، والبلاستيك، والتغليف.

كيفية اختيار أنظمة DCS و PLC

• تقييم احتياجات العمل:

  من المهم فهم المتطلبات الفريدة للشركة والتطبيق المقصود. ضع في اعتبارك عوامل مثل حجم النظام، وتعقيد العملية، وميزات التحكم المطلوبة، ومستوى التكامل المطلوب. تأكد أيضًا من تحديد كمية نقاط الإدخال / الإخراج (I/O) المطلوبة للترابط مع أجهزة الاستشعار، ومُشغلات، وأجهزة المجال الأخرى المستخدمة في نظام التحكم.

• هندسة النظام:

  بمجرد تحديد احتياجات العمل، من الضروري اختيار هندسة نظام DCS تتناسب مع هذه المتطلبات. ركز على المكونات الرئيسية للنظام، والروابط المتبادلة بينها، وتوزيع وظائف التحكم. يتكون نظام DCS من وحدات تحكم رقمية متكاملة بالكامل، و محطات واجهة المشغل، وشبكة اتصالات رقمية تُشكل نظامًا متماسكًا للتحكم في العملية والمراقبة. في نظام DCS النموذجي، تُوزع أجهزة المجال الذكية المدمجة مع قدرات التحكم. تُنفذ هذه الأجهزة وظائف جمع البيانات والتحكم في الوقت الفعلي محليًا في المجال، مما يقلل من الحاجة إلى المعالجة المركزية.

• الموثوقية والدعم:

  سيؤدي نظام DCS الموثوق إلى نظام منخفض الصيانة، ويساعد التركيز على انخفاض الصيانة أيضًا على ضمان طول عمر النظام. بالإضافة إلى ذلك، اختر النظام الذي يحتوي على أكثر المكونات التي تم اختبارها ميدانيًا. اطلب مراجع التطبيق للحصول على تجارب DCS الواقعية فيما يتعلق بالموثوقية في المجال. ضع أيضًا في اعتبارك الشركات المصنعة التي تُقدم تطويرًا قويًا ودعمًا ممتازًا بعد البيع. من المرجح أن تقدم الشركات المصنعة التي تستثمر في التطوير أنظمة تظل متقدمة تنافسياً من خلال إصدارات منتجات جديدة وأنظمة تُوسع قدرات المنصات الحالية.

أسئلة وأجوبة حول أنظمة DCS و PLC

س1: ما هو الفرق الرئيسي بين نظام DCS ووحدة PLC؟

ج1: الفرق الرئيسي بين نظام DCS ووحدة PLC هو أن نظام DCS مُصمم بشكل أساسي للتحكم في العمليات بينما تُصنع وحدة PLC للتحكم المنفصل. من الاختلافات الأخرى أن نظام DCS يستخدم الاتصالات الرقمية لنقل المعلومات وإدارة المهام، بينما تعتمد وحدة PLC غالبًا على المنطق المبرمج لاتخاذ القرارات والتحكم في الأنشطة.

س2: ما هي المكونات الخمسة الرئيسية لنظام DCS؟

ج2: المكونات الخمسة الرئيسية لنظام DCS هي أجهزة المجال، ووحدات التحكم، ومحطات عمل المشغل، وشبكات الاتصالات، وذاكرة تاريخ البيانات.

س3: ما هي مزايا نظام DCS؟

ج3: مزايا نظام DCS هي: يُسهل نظام DCS مراقبة وتحكم العمليات الصناعية. يمكنه معالجة عدد كبير من البيانات بسرعة. يُعزز الإنتاجية، ويُحسّن جودة المنتج، ويُقلل من تكاليف التشغيل. علاوة على ذلك، يُعد النظام موثوقًا به للغاية. يمكن توسيعه أو تقليصه بشكل مرن وفقًا لاحتياجات محددة.

س4: هل لا يزال بإمكان المستخدمين برمجة وحدات PLC لتحقيق أهداف معينة في نظام DCS؟

ج4: نعم، يمكنهم ذلك. في حين أن نظام DCS لديه مجموعة من الإجراءات والضوابط القياسية التي تُحكم وظيفته، لا يزال هناك مجال لتحقيق رغبات ومتطلبات المستخدم المحددة.