ทุกสิ่งที่คุณต้องการทราบเกี่ยวกับระบบควบคุมแบบกระจาย

ระบบควบคุมแบบกระจายเป็นที่นิยมมากที่สุดซึ่งได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษโดยมีความซ้ำซ้อนและความสามารถในการวินิจฉัยเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพการควบคุม ให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นในการควบคุมอุปกรณ์สนามแบบแยกส่วนแบบกระจายและสถานีปฏิบัติการ

ในยุคของเทคโนโลยีการปฏิวัตินี้ ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการควบคุมอัตโนมัติขั้นสูงเพื่อให้มีประสิทธิภาพในการควบคุมที่ดีขึ้นในกระบวนการที่ซับซ้อน

ระบบควบคุมแบบกระจาย

เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือผลผลิตและคุณภาพในขณะที่ลดต้นทุนการผลิตให้น้อยที่สุดอุตสาหกรรมการควบคุมกระบวนการต้องขับเคลื่อนโดยตัวควบคุมแบบรวมที่มีความสามารถในการควบคุมแบบกระจายสูง

ระบบควบคุมแบบกระจายคืออะไร

ระบบควบคุมแบบกระจายเป็นระบบควบคุมที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งใช้ในการควบคุมการใช้งานที่ซับซ้อนขนาดใหญ่และกระจายทางภูมิศาสตร์ในกระบวนการอุตสาหกรรม ในสิ่งนี้ตัวควบคุมจะกระจายไปทั่วพื้นที่โรงงานทั้งหมด

ตัวควบคุมแบบกระจายเหล่านี้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภาคสนามและพีซีที่ใช้งานผ่านเครือข่ายการสื่อสารความเร็วสูงดังแสดงในรูป

อุปกรณ์สนามแบบแยกเช่นเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับโมดูลตัวควบคุมอินพุตและเอาต์พุตผ่านบัสสื่อสาร อุปกรณ์ภาคสนามหรือเครื่องมืออัจฉริยะเหล่านี้สามารถสื่อสารกับ PLC หรือตัวควบคุมอื่น ๆ ได้ในขณะที่โต้ตอบกับพารามิเตอร์ในโลกแห่งความจริงเช่นอุณหภูมิความดัน ฯลฯ

สถาปัตยกรรม DCS

ตัวควบคุมมีการกระจายทางภูมิศาสตร์ในส่วนต่างๆของพื้นที่ควบคุมและเชื่อมต่อกับสถานีปฏิบัติการและวิศวกรรมซึ่งใช้สำหรับการตรวจสอบข้อมูลการบันทึกข้อมูลการเตือนภัยและการควบคุมผ่านบัสสื่อสารความเร็วสูงอื่น

โปรโตคอลการสื่อสารเหล่านี้เป็นประเภทที่แตกต่างกันเช่นบัสที่ยื่นพื้นฐาน, HART, Profibus, Modbus เป็นต้น DCS ให้ข้อมูลไปยังจอแสดงผลหลายจอสำหรับอินเทอร์เฟซผู้ใช้

4 องค์ประกอบพื้นฐานของระบบควบคุมแบบกระจาย

ระบบควบคุมแบบกระจายจะโต้ตอบกับกระบวนการในแอปพลิเคชันการควบคุมกระบวนการอย่างต่อเนื่องซึ่งได้รับคำสั่งจากผู้ปฏิบัติงาน นอกจากนี้ยังช่วยอำนวยความสะดวกในการตั้งค่าตัวแปรและการเปิดและปิดวาล์วสำหรับการควบคุมด้วยตนเองโดยผู้ปฏิบัติงาน อินเทอร์เฟซสำหรับมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) แผ่นปิดหน้าและการแสดงแนวโน้มช่วยให้สามารถตรวจสอบกระบวนการทางอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

องค์ประกอบของ DCS

วิศวกรรมพีซีหรือคอนโทรลเลอร์

คอนโทรลเลอร์นี้เป็นตัวควบคุมการกำกับดูแลเหนือตัวควบคุมการประมวลผลแบบกระจายทั้งหมด อัลกอริธึมการควบคุมและการกำหนดค่าของอุปกรณ์ต่างๆจะดำเนินการในคอนโทรลเลอร์นี้ การสื่อสารเครือข่ายระหว่างการประมวลผลและพีซีเชิงวิศวกรรมสามารถดำเนินการได้โดยการกำหนดค่าแบบง่ายหรือซ้ำซ้อน

คอนโทรลเลอร์แบบกระจายหรือชุดควบคุมภายใน

สามารถวางไว้ใกล้กับอุปกรณ์ภาคสนาม (เซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์) หรือสถานที่บางแห่งที่อุปกรณ์ภาคสนามเหล่านี้เชื่อมต่อผ่านลิงค์การสื่อสาร ได้รับคำแนะนำจากสถานีวิศวกรรมเช่น set point และพารามิเตอร์อื่น ๆ และควบคุมอุปกรณ์ภาคสนามโดยตรง

สามารถตรวจจับและควบคุมอินพุต / เอาต์พุตทั้งอนาล็อกและดิจิตอลโดยโมดูล I / O แบบอะนาล็อกและดิจิตอล โมดูลเหล่านี้สามารถขยายได้ตามจำนวนอินพุตและเอาต์พุต รวบรวมข้อมูลจากอุปกรณ์ภาคสนามแยกและส่งข้อมูลนี้ไปยังสถานีปฏิบัติการและวิศวกรรม

ในรูปด้านบนตัวควบคุม AC 700F และ AC 800F ทำหน้าที่เป็นส่วนติดต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ภาคสนามและสถานีวิศวกรรม กรณีเหล่านี้ส่วนใหญ่ทำหน้าที่ควบคุมเครื่องมือภาคสนามในท้องถิ่น

สถานีปฏิบัติการหรือ HMI

ใช้เพื่อตรวจสอบพารามิเตอร์ของพืชทั้งหมดแบบกราฟิกและบันทึกข้อมูลในระบบฐานข้อมูลพืช การแสดงแนวโน้มของพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆให้การแสดงผลที่มีประสิทธิภาพและการตรวจสอบที่ง่ายดาย

สถานีปฏิบัติการเหล่านี้มีหลายประเภทเช่นสถานีปฏิบัติการ (พีซี) บางแห่งใช้เพื่อตรวจสอบพารามิเตอร์เท่านั้นบางสถานีใช้สำหรับการแสดงแนวโน้มเท่านั้นบางสถานีสำหรับการบันทึกข้อมูลและข้อกำหนดที่น่ากลัว นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดค่าให้มีความสามารถในการควบคุม

สื่อการสื่อสารและโปรโตคอล

สื่อการสื่อสารประกอบด้วยสายเคเบิลสำหรับส่งข้อมูลเช่นสายโคแอกเชียลสายทองแดงสายไฟเบอร์ออปติกและบางครั้งอาจเป็นแบบไร้สาย โปรโตคอลการสื่อสาร ที่เลือกขึ้นอยู่กับจำนวนอุปกรณ์ที่จะเชื่อมต่อกับเครือข่ายนี้

ตัวอย่างเช่น RS232 รองรับเฉพาะอุปกรณ์ 2 เครื่องและ Profibus สำหรับ 126 อุปกรณ์หรือโหนด โปรโตคอลเหล่านี้บางส่วน ได้แก่ Ethernet, DeviceNet, รากฐานที่ยื่นบัส, Modbus, CAN เป็นต้น

ใน DCS มีการใช้โปรโตคอลการสื่อสารตั้งแต่สองพื้นที่ขึ้นไปเช่นระหว่างอุปกรณ์ควบคุมภาคสนามและตัวควบคุมแบบกระจายและอีกชุดหนึ่งระหว่างตัวควบคุมแบบกระจายและสถานีควบคุมการกำกับดูแลเช่นสถานีปฏิบัติการและสถานีวิศวกรรม

7 คุณสมบัติที่สำคัญของ DCS

•ในการจัดการกระบวนการที่ซับซ้อน:

ในโครงสร้างระบบอัตโนมัติในโรงงาน PLC-Programming Logic Controller ใช้เพื่อควบคุมและตรวจสอบพารามิเตอร์ของกระบวนการที่ต้องการความเร็วสูง อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อ จำกัด ของอุปกรณ์ I / O จำนวนหนึ่ง PLC จึงไม่สามารถจัดการกับโครงสร้างที่ซับซ้อนได้

การจัดการกระบวนการที่ซับซ้อน

ดังนั้น DCS จึงเป็นที่ต้องการสำหรับแอปพลิเคชันการควบคุมที่ซับซ้อนซึ่งมี I / O จำนวนมากขึ้นพร้อมกับคอนโทรลเลอร์เฉพาะ สิ่งเหล่านี้ใช้ในกระบวนการผลิตที่การออกแบบผลิตภัณฑ์หลายชิ้นอยู่ในหลายขั้นตอนเช่นการควบคุมกระบวนการเป็นกลุ่ม

ความซ้ำซ้อนของระบบ:

ความซ้ำซ้อนของระบบ

DCS อำนวยความสะดวกให้ระบบพร้อมใช้งานเมื่อจำเป็นโดยคุณสมบัติซ้ำซ้อนในทุกระดับ

การกลับมาทำงานในสภาวะคงที่หลังจากไฟดับไม่ว่าจะตามแผนหรือไม่ได้วางแผนไว้ค่อนข้างดีกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ควบคุมระบบอัตโนมัติอื่น ๆ

ความซ้ำซ้อนเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบโดยรักษาการทำงานของระบบอย่างต่อเนื่องแม้จะเกิดความผิดปกติบางอย่างในขณะที่ระบบกำลังทำงาน

บล็อกฟังก์ชันที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจำนวนมาก:

บล็อกฟังก์ชันที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

DCS นำเสนออัลกอริทึมจำนวนมากไลบรารีแอปพลิเคชันมาตรฐานเพิ่มเติมฟังก์ชันที่ทดสอบล่วงหน้าและกำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อจัดการกับระบบที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ ทำให้การเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมแอปพลิเคชันต่างๆทำได้ง่ายและใช้เวลาในการเขียนโปรแกรมและควบคุมน้อยลง

ภาษาโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพ:

มีภาษาโปรแกรมจำนวนมากขึ้นเช่นแลดเดอร์บล็อกฟังก์ชันซีเควนเชียล ฯลฯ สำหรับการสร้างโปรแกรมที่กำหนดเองตามความสนใจของผู้ใช้

HMI ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น:

คล้ายกับไฟล์ ระบบ SCADA DCS ยังสามารถตรวจสอบและควบคุมผ่าน HMI (Human Machine Interface) ซึ่งให้ข้อมูลที่เพียงพอแก่ผู้ปฏิบัติงานเพื่อเรียกเก็บเงินจากกระบวนการต่างๆและทำหน้าที่เป็นหัวใจของระบบ แต่ประเภทของ ระบบควบคุมอุตสาหกรรม ครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่ในขณะที่ DCS ครอบคลุมพื้นที่ จำกัด

HMI ที่ซับซ้อน

DCS นำโรงงานกระบวนการทั้งหมดไปที่ห้องควบคุมโดยสมบูรณ์เป็นหน้าต่างพีซี แนวโน้มการบันทึกและการนำเสนอแบบกราฟิกของ HMI ทำให้อินเทอร์เฟซผู้ใช้มีประสิทธิภาพ ระบบเตือนภัยที่มีประสิทธิภาพของ DCS ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตอบสนองต่อสภาพโรงงานได้เร็วขึ้น

แพลตฟอร์มที่ปรับขนาดได้:

โครงสร้างของ DCS สามารถปรับขนาดได้ตามจำนวน I / O ของระบบเซิร์ฟเวอร์ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่โดยการเพิ่มไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์ในระบบการสื่อสารและการเพิ่มโมดูล I / O เพิ่มเติมในคอนโทรลเลอร์แบบกระจาย

ความปลอดภัยของระบบ:

การเข้าถึงการควบคุมกระบวนการต่างๆนำไปสู่ความปลอดภัยของโรงงาน การออกแบบ DCS นำเสนอระบบการรักษาความปลอดภัยที่สมบูรณ์แบบเพื่อจัดการกับฟังก์ชันของระบบเพื่อการควบคุมอัตโนมัติในโรงงานที่ดีขึ้น นอกจากนี้ยังมีการรักษาความปลอดภัยในระดับต่างๆเช่นระดับวิศวกรระดับผู้ประกอบการระดับผู้ปฏิบัติงานเป็นต้น

การประยุกต์ใช้ระบบควบคุมแบบกระจาย

ระบบ DCS สามารถใช้งานได้ในแอปพลิเคชันง่ายๆเช่นการจัดการโหลดโดยใช้เครือข่ายไมโครคอนโทรลเลอร์

การประยุกต์ใช้ DCS

ที่นี่อินพุตจะได้รับจากปุ่มกดไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์อีกสองตัว ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวหนึ่งใช้เพื่อแสดงสถานะของกระบวนการเช่นเดียวกับโหลดในขณะที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวอื่นควบคุมไดรเวอร์รีเลย์ ในทางกลับกันโปรแกรมควบคุมรีเลย์จะขับเคลื่อนรีเลย์เพื่อทำงานโหลด

ฉันหวังว่าคุณจะเข้าใจแนวคิดของระบบควบคุมแบบกระจายและความสำคัญของระบบ นี่คือคำถามพื้นฐานสำหรับคุณ - ให้แอปพลิเคชัน DCS ใด ๆ ที่คุณตระหนักถึง

โปรดแบ่งปันความคิดและข้อเสนอแนะของคุณเกี่ยวกับบทความนี้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ:

Distributed Control System (DCS) โดย คุ้ยเขี่ย
สถาปัตยกรรม DCS โดย พืชบริการ
องค์ประกอบของ DCS โดย ระบบอัตโนมัติ
โครงสร้างอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนโดย Congatec
ความซ้ำซ้อนของระบบโดย เคปแวร์
บล็อกฟังก์ชันที่กำหนดไว้ล่วงหน้าโดย tracemode
Sophesticated HMI โดย Tradeindia