معرفی معماری سامانه‌های كنترل DCS مطرح دنیا – بخش هفتم

معرفی معماری سامانه‌های کنترل DCS مطرح دنیا

5- سامانه­ مهندسی (ES)

5-1- سخت‌ افزار

سخت‌ افزار اين سامانه، يک رايانه­ شخصی است که برای کارهای مهندسی سامانه­ PCS7 بکار می رود. عمده­ اين کار‌ها عبارتند از:

  • انتقال برنامه‌ به کنترل‌ كننده‌ های AS
  • عيب ­يابی
  • انتقال برنامه به رايانه ­‌های OS
  • کاليبراسيون دستگاه‌ های فرآيند‌ مانند ترانسميتر‌ها

ارتباط بين سامانه‌های ES و AS می تواند از طريق خطوط گذرگاه‌های MPI و Profibus صورت پذيرد. ولی شبکه­ اترنت صنعتی به دليل داشتن سرعت بالاتر بهترين گزينه برای بارگذاری برنامه‌های با حجم بالا می باشد. از اين رو سامانه‌­ ES بر روی گذرگاه‌های اترنت متصل به AS و OS قرار می گيرد. در صورتی که ساختار OS به صورت مدل خدمت ­‌گيرنده – خدمت ­‌دهنده باشد، سامانه­ ES به دو عدد کارت شبکه نياز خواهد داشت.

5-2- نرم‌ افزار

سامانه­ كنترل فرآيند PCS7 به منظور انجام امور مهندسی اين سامانه، نرم‌افزار PCS7 را كه تلفيقی از نرم‌افزار‌های SIMATIC Manger و نرم ­افزار‌ WINCC می باشد، ارايه می کند. به طوری که کليه­ نياز‌های مهندسی نظير پياده‌ سازی منطق کنترل، برنامه‌ ريزی و کنترل دستگاه‌ ها و تجهيزات موجود در سطح فيلد و طراحي صفحات گرافيکی HMI را در قالب يک بسته­ کامل نرم‌افزاری فراهم می کند.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شکل 6- مؤلفه‌ های تشکيل‌ دهنده نرم‌افزار ‌مهندسی PCS7

5-2-1- بسته مديريت سيماتيک (SIMATIC Manager)

نامی است که به مجموعه ابزار‌های مهندسی محصولات سيماتيک اطلاق می گردد. به عبارت ديگر اين عنوانی است که زيمنس به مجموعه ابزار‌های مهندسی سامانه‌های کنترل سيماتيک اطلاق کرده و در واقع مرکز کنترل مهندسی PCS7 می باشد. كليه­ جنبه‌ های مهندسی يک پروژه­ PCS7 با اين نرم‌ افزار ايجاد، مديريت، آرشيو و مستند می شود. به طوری كه كليه­ ابزار‌های مهندسی حتی برنامه­ پایش WINCC نيز از داخل اين برنامه قابل اجرا است. در ادامه ابزار‌های مهندسی يكپارچه شده در اين نرم‌افزار كه قابليت‌های پايه را براي پيكربندی مؤلفه‌های يک پلنت ‌PCS7 فراهم می كند، به صورت خلاصه توصيف می گردد. مؤلفه‌های اصلی تشكيل‌ دهنده­ يک پلنت ‌PCS7 عبارتند از:

  • Automation Systems
  • Process I/O
  • Communication Networks
  • Operator systems
  • Maintenance Station
  • SIMATIC BATCH
  • SIMATIC Route Control

گواهينامه يا مجوز نرم‌افزار مهندسی استاندارد بستگی به نوع ايستگاه مهندسی دارد. كه بر دو نوع می باشد. نوع كلاسيک يا ايستگاه مهندسی تنها و نوع تركيبی كه هم شامل ايستگاه مهندسی و هم ايستگاه اپراتوری بوده و مناسب پلنت‌های كوچک است.

1- Step7

اين نام نيز تنها يك عنوان می باشد كه برای دسته‌بندی گروهی از ابزار‌های مهندسی سامانه­ كنترل نظير پيكربندی سخت ­افزار، شبكه‌‌بندی، دسترسی به ويرايشگر برنامه‌‌نويسی منطق كنترل و غيره به كار می رود. شكل 7 مهم‌ ترين ابزار‌هايی كه پس از نصب بسته PCS7 در شاخه­ Step7 قرار می گيرند را نشان می دهد. برخی از اين ابزار‌ها در نرم‌افزار Step7 معمولی نيز موجود می باشد.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 7- نمايی از ابزار‌های Step7

2- ابزار پيكربندی سخت‌افزار (HWConfig)

اين ابزار برای پيكربندی سخت‌افزار AS، شبكه‌ی Profibus-DP و Profibus-PA، كارت‌های مربوط به سيگنال‌های I/O و تنظيمات سخت‌افزاری ايستگاه‌های OS به كار می رود.

3- ابزار تنظيم شبكه (NetPro)

ابزاری برای مديريت شبكه در ميان چند سامانه­ اتوماسيون AS و ايستگاه‌های اپراتور  OS می باشد.

4- ويرايشگر زبان‌های برنامه‌نويسی

سامانه­ كنترل فرآيند PCS7 مطابق استاندارد IEC، از كليه زبان‌های تعريف شده برای PLCها پشتيبانی می ‌كند. ولی براي پياده‌ سازی منطق كنترل عمدتاً از دو زبان بصری CFC و SFC بهره می جويد.

  • زبان CFC [1]

 مهم‌ ترين ابزار برنامه‌ نويسی منطق كنترل در PCS7 به شمار می آيد. همان­طور كه از نام اين ابزار مشخص است، برای كنترل عمليات پيوسته به كار می رود. به طوری كه به صورت مداوم و پيوسته توسط پردازنده در يک چرخه­ پويش پردازش و اجرا می شود.

به طور معمول در سامانه‌‌های DCS برنامه­ كنترلی از مجموعه‌ ای از عناصر و بلوک های تابع از پيش ساخته تشكيل شده است كه در موقع نوشتن برنامه­ منطق كنترل يک پلنت، بر حسب منطق عملكردی پلنت به هم متصل شده و يک وظيفه­ خاصی را انجام می دهند. البته خود اين بلوک های تابع از چند زيرتابع كوچک تشكيل شده ­اند كه با يک زبان PLC سطح پايين مانند FBD نوشته شده‌ اند. مجموعه­ نرم‌ افزار Simatic Manager از اين بلوک ها تحت عنوان زبان CFC ياد می كند. بلوک های تابع اين زبان توسط کاربر قابل توسعه بوده و می توان از تركيب چند CFC يک CFC‌ بزرگ ­تر ايجاد نمود.

شكل 8- محيط برنامه‌ نويسی CFC

  • زبان SFC [2]

در بسياری از فرآيند‌ها مانند توربين گاز، مراحل راه‌اندازی سايت به صورت ترتيبی بوده و پس از آن عمليات كنترل پيوسته صورت می گيرد؛ از اين رو در كنار كنترل پيوسته، كنترل ترتيبی نيز يكی از نيازهای كاربران اتوماسيون صنعتي می باشد. منظور از كنترل ترتيبی، اجراي عمليات يک فرآيند به گونه‌ای است كه مرحله به مرحله اجرا می شود. به اين معنی كه تا زمانی كه اجرای يک مرحله به پايان نرسيده، مرحله بعدی شروع نمی شود. به طوری كه در هر مرحله بايد يک سری عمليات مشخص در يک بازه­ زمانی معين انجام شود و در صورتی كه پس از گذشت آن زمان تعيين شده برای آن مرحله يا آن گام، عمليات مذكور انجام نشود، بسته به منطق فرآيند ممكن است اجرای بلوک برنامه­ ترتيبی كه به چارت SFC معروف می باشد، متوقف شود و يا از اين مرحله پرش نمايد.

لازم به ذكر است كه شركت زيمنس در مجموعه نرم‌ افزار SIMATIC Manager علاوه بر SFC، دو ابزار ديگر به نام‌ های Graph و S7-Highgraph را نيز ارايه می كند كه دارای عملكردی مشابه SFC هستند.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 9- ويرايشگر برنامه SCF

5- برنامه­ مديريت دستگاه‌ های فرآيند [3]

برنامه­ PDM يكی از مؤلفه‌ های نرم‌ افزاری مجموعه ابزار PCS7 می باشد كه برای انجام امور مهندسی و نگهداری تجهيزات فرآيندی مانند پيكربندی، مقداردهی و تشخيص اجزای هوشمند فيلد منظور شده است. اين نرم‌ افزار امكان پايش مقادير فرآيند، آلارم‌ها و وضعيت اجرای فرآيند را به صورت آنلاين فراهم می كند. چگونگی مديريت تجهيزات فرآيند در PDM به دو روش زير می تواند صورت بگيرد:

  1. بسته­ نرم‌ افزار PDM می تواند به صورت كامل با سامانه‌‌های مهندسی PCS7 يكپارچه شود
  2. به صورت مدل تنها [4] كار كند كه به طور مستقيم بر روی يک PC/PG مبتنی بر سيستم‌ ‌‌عامل‌های Windows كار می كند.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 10- نمايی از ابزار PDM

اين نرم ­افزار در پشتيبانی از ارتباطات شبكه‌ای، چندين پروتكل و مؤلفه ارتباطی را در برقراری اتباط با تجهيزات پلنت پشتيبانی می كند. تجهيزات و دستگاه‌هايی كه دارای واسط‌ هايی چون PROFIBUS DP/PA ،HART،Modbus و واسط مخصوص زيمنس هستند از جمله اين پروتكل‌ها مي­ باشند.

6- نرم‌ افزار مديريت نسخه [5] (VXM)

نرم‌ افزار مديريت نسخه، يک ابزار كاربر پسند براي تشخيص و شناسایی تفاوت‌های موحود بين نسخه‌های مختلف از پروژهای چندكاربره و تک كاربره‌ می باشد. مقایسه­ نسخه­ بلاک های CFC، بلاک های کتابخانه، سمبل‌ ها و شكل‌های گرافيكی و نوع سخت‌ افزار از مواردی هستند كه بين دو پروژه­ PCS7 توسط اين ابزار قابل مقايسه هستند.

7- برنامه­ Version Trail

با استفاده از اين ابزار می توان براي يک پروژه يا كتابخانه­ مخصوص يك پروژه، نسخه­ مورد نظر خود را تخصيص داد.

8- برنامه­ Import/Export Assistant

اين ابزار در استفاده از داده‌های حجيم پيكربندی شده برای پلنت‌ های قبلی مانند مدل‌ ها و نوع داده­ برچسب­‌ها [6]، مزايای زير را فراهم می كند:

  • وارد كردن [7] داده‌ های پلنت‌ های قبلی از برنامه‌ های طراحی و مهندسی مبتنی بر رايانه (CAD/CAE) نظير فهرست برچسب­‌ها
  • صدور يا استخراج پارامتر‌های بهينه شده در هنگام راه‌اندازی يک سايت در قالب برنامه‌های طراحي و مهندسی مبتنی بر رايانه
  • …….

9- برنامه­ DocPRO

ابزاری برای مستندسازی پروژه بوده و با استفاده از آن می توان تمام اطلاعات يک پروژه را در يک قالب دلخواه تنظيم و چاپ كرد.

10- ابزار مهندسی سامانه‌های نوع F

به منظور پيكربندی سامانه‌ های نوع F ((F/FH).) ابزار مهندسی تحت عنوان S7 F-System ارايه می شود كه در قالب يک بسته نرم‌افزاري توزيع شده و در موقع نصب در نرم‌افزار SIMATIC Manager يكپارچه می گردد. اين بسته شامل ماژول‌های Configpk (كه به ابزار HWConfig اضافه می شود)، S7FLib (به بخش كتابخانه­ CFC اضافه می گردد) و ماژول F می باشد كه به خود CFC اضافه می گردد. با اين ابزار می توانيد:

  • پارامتر‌های پردازنده­ نوع F و ماژول‌ های سيگنال نوع F را تنظيم كنيد؛
  • برنامه‌ های ايمن‌ گرا در محيط CFC ايجاد كنيد.

11- ابزار SIMATIC Safety Matrix

ماتريس ايمنی سيماتيک يك ابزار ابتكاری چرخه­ عمر ايمنی [8] از زيمنس می باشد كه نه تنها برای پيكربندی كاربرپسند برنامه‌ های مبتنی بر ايمنی استفاده می شود؛ بلكه برای خدمت ­‌دهی و عمليات آنها نيز می تواند مورد استفاده قرار گيرد. اين ابزار كه بر پايه­ ماتريس علت‌ – معلول [9] بنا شده است به صورت ايده‌آل مناسب فرآيند‌هايی می باشد كه در آنها وضعيت و حالت‌های تعريف شده نيازمند واكنش‌های با ايمنی بخصوص هستند. ماتريس ايمنی سيماتيک موجب می شود كه نه تنها منطق ايمنی به طور قابل ملاحظه‌ ای ساده ­تر و راحت‌ تر ‌شود بلكه خيلی سريع­ تر از روش مرسوم می باشد. در زمان تحليل ريسک يک پلنت، مهندس پيكربندی می تواند به صورت دقيق واكنش‌های (معلول‌ ها) تعريف شده را به رخداد‌ها (علت‌ ها) كه ممكن است در طول يک فرآيند رخ دهد، تخصيص دهد.

12- ابزار Simatic Route Control

يک بسته­ نرم‌ افزاری برای كنترل و پايش حمل مواد و محصول توليد شده در فرآيند كنترل می باشد. شكل 11 يک پيكربندی نمونه را براي پياده‌ سازی اين ابزار به صورت يک ايستگاه تكی نشان می دهد.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیندشكل 11- پيكربندی نمونه برای پياده‌سازی ابزار Simatic Route Control

6- سامانه اپراتور (OS)

ايستگاه اپراتور [10] عبارت است يک سامانه كامپيوتری كه برای كنترل و مانيتورينگ فرآيند توسط اپراتور از آن استفاده می شود. اين سامانه‌ بايستی از نظر مشخصات سخت‌ افزار و ‌نرم‌ افزار درست طراحی و پياده‌ سازی شود تا عملكرد آن پس از اجرا رضايت بخش باشد. انتخاب طرح سخت‌ افزار از نقطه نظر تعداد سامانه‌ اتوماسيون (OS) و تعداد اپراتور، به طوری كه مناسب با نياز‌های فرآيند باشد، بايستی در موقع طراحی مد نظر قرار گيرد.

6-1- سخت‌ افزار OS

تمامی ايستگاه‌های اپراتوری بر پايه كامپيوتر‌های صنعتی PCS7 با مشخصه تركيبی از فناوری PC و سيستم‌ عامل‌های ويندوز XP و Server2003 می باشد. كه برای كاربرد‌هايی OS تک کامپيوتری، OS از نوع سرويس‌گيرنده و يا OS از نوع سرويس‌ دهنده بهينه می گردد. جدول 1- مشخصات سخت‌ افزار پايه پيشنهادی را برای ايستگاه‌های كامپيوتری (PC) نشان می دهد.

جدول 1- مشخصات پایه پيشنهادی برای سخت‌افزار ايستگاه‌ های PC

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

6-1-1-پيكربندی های OS

بسته به اندازه يک پروژه يا پلنت برای پياده‌سازی سامانه مانيتورينگ PCS7 پيكربندی های مختلفی وجود دارد كه به طور خلاصه به آنها اشاره می شود.

1- ايستگاه اپراتور تكی [11]

در اين ساختار تنها يک كامپيوتر PC به طور مستقيم با AS ارتباط دارد و داده‌های خود را از طريق شبكه اترنت صنعتی تبادل و به روزآوری می كند. در اين ساختار سامانه‌ مهندسی ES و ايستگاه اپراتور OS می تواند يكی باشد و يا در صورت لزوم به صورت جداگانه باشد. همچنين در صورت نياز می توان با دو عدد مانيتور پيكربندی كرد. اين ساختار برای فرآيند‌های كوچک با حدود IO 500 مناسب می باشد.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 12 – پيكربندی تكی برای سامانه OS

2- چند ايستگاه تكی

در بعضی از فرآيند‌های متوسط به بالا، معمولاٌ چند سامانه‌ اپراتوری مورد نياز می باشد. در اين حالت می توان طرح OS را به صورت چند كاربره پياده‌سازی كرد. در اين طرح OSها كاملاً مستقل از هم می باشند. به عبارت ديگر به صورت مدل سرويس‌ دهنده-سرويس گيرنده [12] پياده‌سازی نشده است. در اين طرح کامپيوترهای OS بر روی يک گذرگاه پلنت قرار گرفته و با AS ارتباط دارند. صفحات گرافيكی مربوط به فرآيند و همچنين تعريف آلارم و آرشيو در در تمام OSها يكسان و مستقل از هم می باشد. اين ساختار برای يک پلنت با تعداد سيگنال IO در حدود 1000 تا مناسب می باشد.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 13- پيكربندی چند ايستگاه تكی برای سامانه OS

3-ايستگاه اپراتوری به صورت مدل سرويس‌ دهنده-سرويس گيرنده با يک سرويس‌ دهنده

در فرآيند‌های بزرگ معمولاٌ نياز به چند OS برای كنترل و پايش فرآيند وجود دارد. كه هر كدام اپراتور جداگانه‌ای دارد. در اين حالت كامپيوتر‌های OS را به دليل بالا رفتن ترافيک شبكه، به صورت مستقيم با سامانه اتوماسيون AS متصل نمی كنند. به جای اين كار، معماری سرويس‌ دهنده-سرويس گيرنده پياده‌سازی می شود. به طوری كه يک کامپيوتر قوی با داشتن نقش سرويس‌دهنده، داده‌ها را از AS گرفته و به كامپيوتر‌های سرويس‌گيرنده انتقال می دهد. در اين ساختار كامپيوتر‌های سرويس ‌گيرنده بر روی گذرگاه ترمينال [13] كه جدا از گذرگاه پلنت [14] می باشد، قرار می گيرند.

در اين ساختار كامپيوتر مهندسی به منظور برنامه‌ ريزی و ريختن برنامه به AS و عيب‌ يابی به هر دو گذرگاه متصل می گردد. عيب اين طرح در آن است كه در صورت بروز اشكال در كامپيوتر سرويس‌ دهنده همه كامپيوتر‌های سرويس‌گيرنده، كنترل و مانيتورينگ پلنت را از دست می دهند.

4-مدل سرويس‌ دهنده-سرويس گيرنده با يك زوج سرويس‌دهنده و با قابليت افزونگی

اين ساختار دقيقاً مشابه مدل قبلی می باشد با اين تفاوت كه دو سرويس‌ دهنده به صورت سنكرون با يكديگر ارتباط دارند.

5- مدل سرويس‌ دهنده-سرويس گيرنده با چند زوج سرويس‌ دهنده كه قابليت افزونگی دارند.

اين ساختار كه براي فرآيند‌های بزرگ مناسب می باشد. داراي چند زوج سرويس‌ دهنده می باشد كه همگی بر روي گذرگاه پلنت به صورت مستقيم با سامانه  AS در ارتباط هستتند. به طوری كه كامپيوتر‌های سرويس‌دهنده نيز از طريق گذرگاه ترمينال به سرويس‌دهنده متصل می شوند.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 14- پيكربندی OS برای مدل سرويس‌ دهنده-سرويس گيرنده با يك زوج سرويس‌ دهنده

6-2- نرم‌افزار OS

سامانه‌ PCS7 به منظور مانيتورينگ و پايش اطلاعات فرآيند از نرم‌ افزار جامع WINCC استفاده می كند. اين نرم‌ افزار داراي ويرايش‌ های متعددی چون نسخه‌ های 5،6 و 7 می باشد كه در حال حاضر نسخه نهايی منتشر شده، V7SP2 بوده و تحت سيستم عامل ويندوز XP و ويندوز7 می باشد.

6-2-1-مروری بر نرم‌افزار مانيتورينگ WINCC

از جمله امكانات بارز اين نرم‌ افزار می توان از قدرتمندی آن در طراحی صفحات گرافيكی به كمك ويرايشگر Graphic Designer نام برد. در اين محيط می توان به شكلی زيبا، فرآيند صنعتی را شبيه‌ سازی نموده و برای هر عنصر از فرآيند مانند شير‌ها، پمپ‌ها، مخازن و غيره يک اكشن نسبت داد. با اين اكشن وضعيت كليه مكانيزم‌های فرآيند قابل مشاهده بوده و حتی می توان با اعمال فرآمين بر آنها وضعيت آنها را نيز تغيير داد. قابليت ديگر، امكان تعريف تگ‌های فرآيندی و نحوه برقراری ارتباط ميان نرم‌ افزار WINCC با شبكه‌های متفاوت PLC میباشد. اين عمليات توسط بخش مركزی Tag Management انجام می شود. همچنين می توان كليه مقادير فرآيندی را آرشيو نموده و در پنجره‌های روندنما و جداول، گراف‌هايی از مقادير فرآيند را به نمايش گذاشت. اين عمليات نيز توسطه ويرايشگر Tag Loging و كنترل‌های ويرايشگر Graphic Designer صورت می گيرد. در بخش ديگری از نرم‌ افزار با كمک ويرايشگر Alarm Logging می توان كليه خطا‌ها، آلارم‌ها و اتفاقات سيستم را در فايلی آرشيو نمود. از ديگر ويژگی های بی نظير اين نرم‌ افزار ويرايشگر User Archive می باشد كه شايد در كمتر نرم‌افزار HMI بتوان آن را يافت. اين ويرايشگر به مهندسان فرآيند اين امكان را فراهم می آورد. تا بتوانند يک بانک اطلاعاتی از متغير‌های فرآيندی را در جدولی به فرم اكسل ذخيره‌ سازی نموده و يا آن را ويرايش نمايند. از ويژگی های ممتاز ديگر اين نرم‌ افزار، ويژگی Client-Server آن است كه به كاربر امكان می دهد تا بتواند سيستم‌ های سرويس‌‌ گيرنده و سرويس‌ دهنده متفاوتی براي هر پيكربندی در سيستم اتوماسيون مورد نظر تعريف نمايد. امكان بسيار شاخص ديگر اين نرم‌افزار، قابليت WebNavigator می باشد كه در آن نرم‌ افزار WINCC به صورت يک سرويس‌‌‌ دهنده وب عمل نموده و امكان دسترسی به صفحات HMI‌ را از راه ‌دور و توسط يک برنامه Browser فراهم می نمايد. به طور كلی توابع و قابليت‌ هايی كه هسته مركزی WINCC دارا می باشد. می توان به موارد زير خلاصه كرد:

  • Programming Interfaces(VB Script –C Script)
  • Standard Interfaces
  • Tag ManageMent (PLC Communication)
  • Graphic Designer
  • Report Designer (Report system)
  • Tag Logging (Archiving and Trend System)
  • Alarm Logging (Message System)
  • User Archive
  • User Administration
  • Text Library
  • Redundancy
  • Web navigator

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 15 – توابع اصلی WINCC

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 16-نمونه صفحات طراحی شده با WINCC

6-2-2-سرويس‌ دهنده آرشيو ‍‍CAS

سرويس‌ دهنده آرشيو ‍‍CAS كامپيوتری جدا از كامپيوتر OS مي‌باشد. كه براي آرشيو اطلاعات فرآيندی مانند آلارم‌ها و پيام‌ها به صورت مركزی به كار می رود. براي پروژه‌های كوچک به طور معمول برنامه آرشيو مثل Tag Logging در همان كامپيوتر OS يا مانيتورينگ تنظيم می گردد. ولی در پلنت‌های بزرگ تر كه حجم آرشيو و سرعت آرشيو‌ برداري بالا می باشد. می توان عمل آرشيو اطلاعات فرآيندی را بر روی يک کامپيوتر جداگانه كه به سرويس‌ دهنده CAS معروف می باشد، قرار داد. سرويس‌ دهنده CAS به گذرگاه ترمينال متصل می گردد و با گذرگاه پلنت ارتباط ندارد. لذا داده‌ ها را از سرويس‌ دهنده OS می گيرد. همچنين سرويس‌ دهنده CAS قابل پياده‌ سازی به صورت افزونگی را نيز دارا می باشد.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 17- محل قرار گيری سرويس‌ دهنده آرشيو مركزی

7-ابزار SIMATIC Batch

همان طور كه مي‌دانيم فرآيند‌های صنعتي به دو دسته كلي پيوسته و گسسته تقسيم می شوند. به طور معمول سامانه PCS7 از فرآيند‌های صنعتی گسسته و يا به عبارت ديگر در پلنت‌هايی كه رويه‌های توليدی متنوع، زياد و ناپيوسته می باشد و همچنين عدم هماهنگی و يكنواختی در توليد محصول وجود دارد، با عنوان فرآيند Batch ياد می كند. لذا سامانه PCS7 به منظور پشتيبانی از اين نوع فرآيند، ابزار‌های مهندسی مربوط به Batch را ارائه می دهد كه SIMATIC BATCH نام دارد. به طوری كه يک راه‌ حل مناسب را برای همه درخواست‌های اتوماسيون گسسته فراهم می كند. اين ابزارها برای طراحی منطق كنترل فرآيند در فرآيند‌های گسسته يا ناپيوسته كه به صرت ترتيبی كنترل می شوند ولی بسته به نوع محصول توليدی دارای توالی [15] های متنوع هستند، استفاده می شود.

به طور كلی موارد زير را می توان برای كاربرد سامانه‌‌های Batch در صنايع مختلف را خلاصه كرد.

  1. سامانه‌‌هايی كه از يک دستگاه برای توليد محصولات متفاوت استفاده می شود. مانند صنايع داروسازی صنايع بيوتكنولوژی
  2. فرآيند‌هايی كه در آن می خواهند، محصولات جديد جايگزين محصولات قديمی شوند. مانند صنايع مواد شوينده و مواد غذايی
  3. سامانه‌‌هايی كه فقط از بخش‌های خاص از مجموعه توليدی استفاده می كنند. مانند صنايع الياف شيميايی و معدنی

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 18- ابزار‌های PCS7 برای فرآيند Batch

8- بسته SIMATIC PCS 7 BOX

نسخه PCS7 BOX يک سامانه كنترل فرآيند كامل می باشد كه شامل يک ايستگاه مهندسی ES، يک ايستگاه اپراتوری OS و يک سامانه اتوماسيون AS در يک مجموعه فشرده [16] می باشد.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 19- سامانه PCS7 فشرده

9- شبكه ارتباطی PCS7

شبكه ارتباطات سامانه PCS7 با عنوان كلی SIMATIC NET، براي برقراری ارتباط در سطوح مختلف فرآيند، از سه نوع گذرگاه به نام‌های «گذرگاه پلنت»، «گذرگاه ترمينال» و «گذرگاه فيلد» استفاده می كند. به طوری كه شبكه SIMATIC ارتباطات بدون دردسر، يكسان و قطعی را بين تمام مؤلفه‌ های سامانه‌ مانند سامانه‌ ها مهندسی، سامانه‌‌ های اپراتوری، سامانه‌های اتوماسيون، دستگاه‌های فيلد و ورودی/خروجی ها توسعه می دهد. به طور كلی انواع پروتكل‌ های ارتباطی به كار رفته در ساختار PCS7 به شرح جدول 2 می باشد.

جدول 2- مشخصات پروتكل‌های ارتباطی در ‌شبكه سامانه PCS7

  • HART
  • ModBus
  • EIB INSTA BUS
  • AS-Interface
  • DP/PA
  • Profibus
  • Industrial Ethernet
  • Ethernet

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

9-1- ارتباطات در سطح اتوماسيون و OS

سامانه PCS7 برای پياده‌ سازی گذرگاه‌ های پلنت و ترمينال (OS-LAN) از پروتكل «اترنت صنعتی» استفاده می كند. به طوری كه هر نوع شبكه ديگر نيز می تواند با PCS7 بكار گرفته شود. نوع شبكه اترنت مورد استفاده در PCS7 «اترنت سريع [17]» با سرعت Mbit/s100 می باشد. برای ايجاد شبكه در لایه‌های ERP و MES و لايه‌های مديريت اطلاعات نيز از اترنت استفاده می شود.

9-2- ارتباطات در سطح فيلد

در سطح فيلد نيز انواع گذرگاه‌ های HART،ASI و PROFIBUS PA به كار گرفته می شود.

سامانه كنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شكل 18- شبكه در سطح تجهيزات فيلد و ارتباط آن با سامانه‌ اتوماسيون

«ادامه دارد»

قسمت قبلی

منابع و مراجع

[1] SCADA vs DCS, http://members.iinet.net.au

[2] DCS or PLC? Seven Questions to Help You Select the Best Solution, http://www.sea.siemens.com/

[3] DCS, PLC, PC, or PAS, What it is? Or what it does?, Control Magazine, JULY 2001

[4] When to Consider DCS vs a PLC, Invensys Foxboro Foxboro, 2003

[5] DCS or PLC? What is the difference?, Internet Rsources

[6] SPPA-T2000 User Documentation, Version 8.5

[7] SPPA-T2000 User Documentation, Version 7.4

[8] TELEPERM XP System Overview, Siemens Power Generation, http://www.pg.siemens.com/en, 2002

پی نویس

[1] Continuous Function Chart

[2] Sequentional Function Chart

[3] SIMATIC PDM:Process Device Manager

[4] Stand-Alone

[5] Version Cross Manager

[6] tags

[7] Import

[8] Safety lifecycle Tool

[9] Cause & effect matrix

[10] Operator Station

[11] Single Station

[12] Client-Server

[13] Terminal Bus

[14] Plant Bus

[15] Sequence

[16] Compact

[17] Fast Ethernet

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

عضویت در خبرنامه

با عضویت در خبرنامه سایت صنعت هوشمند و اتوماسیون صنعتی، از آخرین مطالب علمی ، مقالات و شماره جدید ماهنامه صنعت هوشمند با ایمیل خبردار شوید

مطالب مرتبط