اتوماسیون صنعتی, کنترل

معرفی معماری سامانه‌های کنترل DCS مطرح دنیا – بخش هفتم

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

معرفی معماری سامانه‌های کنترل DCS مطرح دنیا

5- سامانه­ مهندسی (ES)

5-1- سخت‌ افزار

سخت‌ افزار این سامانه، یک رایانه­ شخصی است که برای کارهای مهندسی سامانه­ PCS7 بکار می رود. عمده­ این کار‌ها عبارتند از:

  • انتقال برنامه‌ به کنترل‌ کننده‌ های AS
  • عیب ­یابی
  • انتقال برنامه به رایانه ­‌های OS
  • کالیبراسیون دستگاه‌ های فرآیند‌ مانند ترانسمیتر‌ها

ارتباط بین سامانه‌های ES و AS می تواند از طریق خطوط گذرگاه‌های MPI و Profibus صورت پذیرد. ولی شبکه­ اترنت صنعتی به دلیل داشتن سرعت بالاتر بهترین گزینه برای بارگذاری برنامه‌های با حجم بالا می باشد. از این رو سامانه‌­ ES بر روی گذرگاه‌های اترنت متصل به AS و OS قرار می گیرد. در صورتی که ساختار OS به صورت مدل خدمت ­‌گیرنده – خدمت ­‌دهنده باشد، سامانه­ ES به دو عدد کارت شبکه نیاز خواهد داشت.

5-2- نرم‌ افزار

سامانه­ کنترل فرآیند PCS7 به منظور انجام امور مهندسی این سامانه، نرم‌افزار PCS7 را که تلفیقی از نرم‌افزار‌های SIMATIC Manger و نرم ­افزار‌ WINCC می باشد، ارایه می کند. به طوری که کلیه­ نیاز‌های مهندسی نظیر پیاده‌ سازی منطق کنترل، برنامه‌ ریزی و کنترل دستگاه‌ ها و تجهیزات موجود در سطح فیلد و طراحی صفحات گرافیکی HMI را در قالب یک بسته­ کامل نرم‌افزاری فراهم می کند.

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

شکل 6- مؤلفه‌ های تشکیل‌ دهنده نرم‌افزار ‌مهندسی PCS7

5-2-1- بسته مدیریت سیماتیک (SIMATIC Manager)

نامی است که به مجموعه ابزار‌های مهندسی محصولات سیماتیک اطلاق می گردد. به عبارت دیگر این عنوانی است که زیمنس به مجموعه ابزار‌های مهندسی سامانه‌های کنترل سیماتیک اطلاق کرده و در واقع مرکز کنترل مهندسی PCS7 می باشد. کلیه­ جنبه‌ های مهندسی یک پروژه­ PCS7 با این نرم‌ افزار ایجاد، مدیریت، آرشیو و مستند می شود. به طوری که کلیه­ ابزار‌های مهندسی حتی برنامه­ پایش WINCC نیز از داخل این برنامه قابل اجرا است. در ادامه ابزار‌های مهندسی یکپارچه شده در این نرم‌افزار که قابلیت‌های پایه را برای پیکربندی مؤلفه‌های یک پلنت ‌PCS7 فراهم می کند، به صورت خلاصه توصیف می گردد. مؤلفه‌های اصلی تشکیل‌ دهنده­ یک پلنت ‌PCS7 عبارتند از:

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

گواهینامه یا مجوز نرم‌افزار مهندسی استاندارد بستگی به نوع ایستگاه مهندسی دارد. که بر دو نوع می باشد. نوع کلاسیک یا ایستگاه مهندسی تنها و نوع ترکیبی که هم شامل ایستگاه مهندسی و هم ایستگاه اپراتوری بوده و مناسب پلنت‌های کوچک است.

1- Step7

این نام نیز تنها یک عنوان می باشد که برای دسته‌بندی گروهی از ابزار‌های مهندسی سامانه­ کنترل نظیر پیکربندی سخت ­افزار، شبکه‌‌بندی، دسترسی به ویرایشگر برنامه‌‌نویسی منطق کنترل و غیره به کار می رود. شکل 7 مهم‌ ترین ابزار‌هایی که پس از نصب بسته PCS7 در شاخه­ Step7 قرار می گیرند را نشان می دهد. برخی از این ابزار‌ها در نرم‌افزار Step7 معمولی نیز موجود می باشد.

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

شکل 7- نمایی از ابزار‌های Step7

2- ابزار پیکربندی سخت‌افزار (HWConfig)

این ابزار برای پیکربندی سخت‌افزار AS، شبکه‌ی Profibus-DP و Profibus-PA، کارت‌های مربوط به سیگنال‌های I/O و تنظیمات سخت‌افزاری ایستگاه‌های OS به کار می رود.

3- ابزار تنظیم شبکه (NetPro)

ابزاری برای مدیریت شبکه در میان چند سامانه­ اتوماسیون AS و ایستگاه‌های اپراتور OS می باشد.

4- ویرایشگر زبان‌های برنامه‌نویسی

سامانه­ کنترل فرآیند PCS7 مطابق استاندارد IEC، از کلیه زبان‌های تعریف شده برای PLCها پشتیبانی می ‌کند. ولی برای پیاده‌ سازی منطق کنترل عمدتاً از دو زبان بصری CFC و SFC بهره می جوید.

  • زبان CFC [1]

مهم‌ ترین ابزار برنامه‌ نویسی منطق کنترل در PCS7 به شمار می آید. همان­طور که از نام این ابزار مشخص است، برای کنترل عملیات پیوسته به کار می رود. به طوری که به صورت مداوم و پیوسته توسط پردازنده در یک چرخه­ پویش پردازش و اجرا می شود.

به طور معمول در سامانه‌‌های DCS برنامه­ کنترلی از مجموعه‌ ای از عناصر و بلوک های تابع از پیش ساخته تشکیل شده است که در موقع نوشتن برنامه­ منطق کنترل یک پلنت، بر حسب منطق عملکردی پلنت به هم متصل شده و یک وظیفه­ خاصی را انجام می دهند. البته خود این بلوک های تابع از چند زیرتابع کوچک تشکیل شده ­اند که با یک زبان PLC سطح پایین مانند FBD نوشته شده‌ اند. مجموعه­ نرم‌ افزار Simatic Manager از این بلوک ها تحت عنوان زبان CFC یاد می کند. بلوک های تابع این زبان توسط کاربر قابل توسعه بوده و می توان از ترکیب چند CFC یک CFC‌ بزرگ ­تر ایجاد نمود.

شکل 8- محیط برنامه‌ نویسی CFC

  • زبان SFC [2]

در بسیاری از فرآیند‌ها مانند توربین گاز، مراحل راه‌اندازی سایت به صورت ترتیبی بوده و پس از آن عملیات کنترل پیوسته صورت می گیرد؛ از این رو در کنار کنترل پیوسته، کنترل ترتیبی نیز یکی از نیازهای کاربران اتوماسیون صنعتی می باشد. منظور از کنترل ترتیبی، اجرای عملیات یک فرآیند به گونه‌ای است که مرحله به مرحله اجرا می شود. به این معنی که تا زمانی که اجرای یک مرحله به پایان نرسیده، مرحله بعدی شروع نمی شود. به طوری که در هر مرحله باید یک سری عملیات مشخص در یک بازه­ زمانی معین انجام شود و در صورتی که پس از گذشت آن زمان تعیین شده برای آن مرحله یا آن گام، عملیات مذکور انجام نشود، بسته به منطق فرآیند ممکن است اجرای بلوک برنامه­ ترتیبی که به چارت SFC معروف می باشد، متوقف شود و یا از این مرحله پرش نماید.

لازم به ذکر است که شرکت زیمنس در مجموعه نرم‌ افزار SIMATIC Manager علاوه بر SFC، دو ابزار دیگر به نام‌ های Graph و S7-Highgraph را نیز ارایه می کند که دارای عملکردی مشابه SFC هستند.

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

شکل 9- ویرایشگر برنامه SCF

5- برنامه­ مدیریت دستگاه‌ های فرآیند [3]

برنامه­ PDM یکی از مؤلفه‌ های نرم‌ افزاری مجموعه ابزار PCS7 می باشد که برای انجام امور مهندسی و نگهداری تجهیزات فرآیندی مانند پیکربندی، مقداردهی و تشخیص اجزای هوشمند فیلد منظور شده است. این نرم‌ افزار امکان پایش مقادیر فرآیند، آلارم‌ها و وضعیت اجرای فرآیند را به صورت آنلاین فراهم می کند. چگونگی مدیریت تجهیزات فرآیند در PDM به دو روش زیر می تواند صورت بگیرد:

  1. بسته­ نرم‌ افزار PDM می تواند به صورت کامل با سامانه‌‌های مهندسی PCS7 یکپارچه شود
  2. به صورت مدل تنها [4] کار کند که به طور مستقیم بر روی یک PC/PG مبتنی بر سیستم‌ ‌‌عامل‌های Windows کار می کند.

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

شکل 10- نمایی از ابزار PDM

این نرم ­افزار در پشتیبانی از ارتباطات شبکه‌ای، چندین پروتکل و مؤلفه ارتباطی را در برقراری اتباط با تجهیزات پلنت پشتیبانی می کند. تجهیزات و دستگاه‌هایی که دارای واسط‌ هایی چون PROFIBUS DP/PA ،HART،Modbus و واسط مخصوص زیمنس هستند از جمله این پروتکل‌ها می­ باشند.

6- نرم‌ افزار مدیریت نسخه [5] (VXM)

نرم‌ افزار مدیریت نسخه، یک ابزار کاربر پسند برای تشخیص و شناسایی تفاوت‌های موحود بین نسخه‌های مختلف از پروژهای چندکاربره و تک کاربره‌ می باشد. مقایسه­ نسخه­ بلاک های CFC، بلاک های کتابخانه، سمبل‌ ها و شکل‌های گرافیکی و نوع سخت‌ افزار از مواردی هستند که بین دو پروژه­ PCS7 توسط این ابزار قابل مقایسه هستند.

7- برنامه­ Version Trail

با استفاده از این ابزار می توان برای یک پروژه یا کتابخانه­ مخصوص یک پروژه، نسخه­ مورد نظر خود را تخصیص داد.

8- برنامه­ Import/Export Assistant

این ابزار در استفاده از داده‌های حجیم پیکربندی شده برای پلنت‌ های قبلی مانند مدل‌ ها و نوع داده­ برچسب­‌ها [6]، مزایای زیر را فراهم می کند:

  • وارد کردن [7] داده‌ های پلنت‌ های قبلی از برنامه‌ های طراحی و مهندسی مبتنی بر رایانه (CAD/CAE) نظیر فهرست برچسب­‌ها
  • صدور یا استخراج پارامتر‌های بهینه شده در هنگام راه‌اندازی یک سایت در قالب برنامه‌های طراحی و مهندسی مبتنی بر رایانه
  • …….

9- برنامه­ DocPRO

ابزاری برای مستندسازی پروژه بوده و با استفاده از آن می توان تمام اطلاعات یک پروژه را در یک قالب دلخواه تنظیم و چاپ کرد.

10- ابزار مهندسی سامانه‌های نوع F

به منظور پیکربندی سامانه‌ های نوع F ((F/FH).) ابزار مهندسی تحت عنوان S7 F-System ارایه می شود که در قالب یک بسته نرم‌افزاری توزیع شده و در موقع نصب در نرم‌افزار SIMATIC Manager یکپارچه می گردد. این بسته شامل ماژول‌های Configpk (که به ابزار HWConfig اضافه می شود)، S7FLib (به بخش کتابخانه­ CFC اضافه می گردد) و ماژول F می باشد که به خود CFC اضافه می گردد. با این ابزار می توانید:

  • پارامتر‌های پردازنده­ نوع F و ماژول‌ های سیگنال نوع F را تنظیم کنید؛
  • برنامه‌ های ایمن‌ گرا در محیط CFC ایجاد کنید.

11- ابزار SIMATIC Safety Matrix

ماتریس ایمنی سیماتیک یک ابزار ابتکاری چرخه­ عمر ایمنی [8] از زیمنس می باشد که نه تنها برای پیکربندی کاربرپسند برنامه‌ های مبتنی بر ایمنی استفاده می شود؛ بلکه برای خدمت ­‌دهی و عملیات آنها نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این ابزار که بر پایه­ ماتریس علت‌ – معلول [9] بنا شده است به صورت ایده‌آل مناسب فرآیند‌هایی می باشد که در آنها وضعیت و حالت‌های تعریف شده نیازمند واکنش‌های با ایمنی بخصوص هستند. ماتریس ایمنی سیماتیک موجب می شود که نه تنها منطق ایمنی به طور قابل ملاحظه‌ ای ساده ­تر و راحت‌ تر ‌شود بلکه خیلی سریع­ تر از روش مرسوم می باشد. در زمان تحلیل ریسک یک پلنت، مهندس پیکربندی می تواند به صورت دقیق واکنش‌های (معلول‌ ها) تعریف شده را به رخداد‌ها (علت‌ ها) که ممکن است در طول یک فرآیند رخ دهد، تخصیص دهد.

12- ابزار Simatic Route Control

یک بسته­ نرم‌ افزاری برای کنترل و پایش حمل مواد و محصول تولید شده در فرآیند کنترل می باشد. شکل 11 یک پیکربندی نمونه را برای پیاده‌ سازی این ابزار به صورت یک ایستگاه تکی نشان می دهد.

سامانه کنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیندشکل 11- پیکربندی نمونه برای پیاده‌سازی ابزار Simatic Route Control

6- سامانه اپراتور (OS)

ایستگاه اپراتور [10] عبارت است یک سامانه کامپیوتری که برای کنترل و مانیتورینگ فرآیند توسط اپراتور از آن استفاده می شود. این سامانه‌ بایستی از نظر مشخصات سخت‌ افزار و ‌نرم‌ افزار درست طراحی و پیاده‌ سازی شود تا عملکرد آن پس از اجرا رضایت بخش باشد. انتخاب طرح سخت‌ افزار از نقطه نظر تعداد سامانه‌ اتوماسیون (OS) و تعداد اپراتور، به طوری که مناسب با نیاز‌های فرآیند باشد، بایستی در موقع طراحی مد نظر قرار گیرد.

6-1- سخت‌ افزار OS

تمامی ایستگاه‌های اپراتوری بر پایه کامپیوتر‌های صنعتی PCS7 با مشخصه ترکیبی از فناوری PC و سیستم‌ عامل‌های ویندوز XP و Server2003 می باشد. که برای کاربرد‌هایی OS تک کامپیوتری، OS از نوع سرویس‌گیرنده و یا OS از نوع سرویس‌ دهنده بهینه می گردد. جدول 1- مشخصات سخت‌ افزار پایه پیشنهادی را برای ایستگاه‌های کامپیوتری (PC) نشان می دهد.

جدول 1- مشخصات پایه پیشنهادی برای سخت‌افزار ایستگاه‌ های PC

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

6-1-1-پیکربندی های OS

بسته به اندازه یک پروژه یا پلنت برای پیاده‌سازی سامانه مانیتورینگ PCS7 پیکربندی های مختلفی وجود دارد که به طور خلاصه به آنها اشاره می شود.

1- ایستگاه اپراتور تکی [11]

در این ساختار تنها یک کامپیوتر PC به طور مستقیم با AS ارتباط دارد و داده‌های خود را از طریق شبکه اترنت صنعتی تبادل و به روزآوری می کند. در این ساختار سامانه‌ مهندسی ES و ایستگاه اپراتور OS می تواند یکی باشد و یا در صورت لزوم به صورت جداگانه باشد. همچنین در صورت نیاز می توان با دو عدد مانیتور پیکربندی کرد. این ساختار برای فرآیند‌های کوچک با حدود IO 500 مناسب می باشد.

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

شکل 12 – پیکربندی تکی برای سامانه OS

2- چند ایستگاه تکی

در بعضی از فرآیند‌های متوسط به بالا، معمولاٌ چند سامانه‌ اپراتوری مورد نیاز می باشد. در این حالت می توان طرح OS را به صورت چند کاربره پیاده‌سازی کرد. در این طرح OSها کاملاً مستقل از هم می باشند. به عبارت دیگر به صورت مدل سرویس‌ دهنده-سرویس گیرنده [12] پیاده‌سازی نشده است. در این طرح کامپیوترهای OS بر روی یک گذرگاه پلنت قرار گرفته و با AS ارتباط دارند. صفحات گرافیکی مربوط به فرآیند و همچنین تعریف آلارم و آرشیو در در تمام OSها یکسان و مستقل از هم می باشد. این ساختار برای یک پلنت با تعداد سیگنال IO در حدود 1000 تا مناسب می باشد.

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

شکل 13- پیکربندی چند ایستگاه تکی برای سامانه OS

3-ایستگاه اپراتوری به صورت مدل سرویس‌ دهنده-سرویس گیرنده با یک سرویس‌ دهنده

در فرآیند‌های بزرگ معمولاٌ نیاز به چند OS برای کنترل و پایش فرآیند وجود دارد. که هر کدام اپراتور جداگانه‌ای دارد. در این حالت کامپیوتر‌های OS را به دلیل بالا رفتن ترافیک شبکه، به صورت مستقیم با سامانه اتوماسیون AS متصل نمی کنند. به جای این کار، معماری سرویس‌ دهنده-سرویس گیرنده پیاده‌سازی می شود. به طوری که یک کامپیوتر قوی با داشتن نقش سرویس‌دهنده، داده‌ها را از AS گرفته و به کامپیوتر‌های سرویس‌گیرنده انتقال می دهد. در این ساختار کامپیوتر‌های سرویس ‌گیرنده بر روی گذرگاه ترمینال [13] که جدا از گذرگاه پلنت [14] می باشد، قرار می گیرند.

در این ساختار کامپیوتر مهندسی به منظور برنامه‌ ریزی و ریختن برنامه به AS و عیب‌ یابی به هر دو گذرگاه متصل می گردد. عیب این طرح در آن است که در صورت بروز اشکال در کامپیوتر سرویس‌ دهنده همه کامپیوتر‌های سرویس‌گیرنده، کنترل و مانیتورینگ پلنت را از دست می دهند.

4-مدل سرویس‌ دهنده-سرویس گیرنده با یک زوج سرویس‌دهنده و با قابلیت افزونگی

این ساختار دقیقاً مشابه مدل قبلی می باشد با این تفاوت که دو سرویس‌ دهنده به صورت سنکرون با یکدیگر ارتباط دارند.

5- مدل سرویس‌ دهنده-سرویس گیرنده با چند زوج سرویس‌ دهنده که قابلیت افزونگی دارند.

این ساختار که برای فرآیند‌های بزرگ مناسب می باشد. دارای چند زوج سرویس‌ دهنده می باشد که همگی بر روی گذرگاه پلنت به صورت مستقیم با سامانه AS در ارتباط هستتند. به طوری که کامپیوتر‌های سرویس‌دهنده نیز از طریق گذرگاه ترمینال به سرویس‌دهنده متصل می شوند.

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

شکل 14- پیکربندی OS برای مدل سرویس‌ دهنده-سرویس گیرنده با یک زوج سرویس‌ دهنده

6-2- نرم‌افزار OS

سامانه‌ PCS7 به منظور مانیتورینگ و پایش اطلاعات فرآیند از نرم‌ افزار جامع WINCC استفاده می کند. این نرم‌ افزار دارای ویرایش‌ های متعددی چون نسخه‌ های 5،6 و 7 می باشد که در حال حاضر نسخه نهایی منتشر شده، V7SP2 بوده و تحت سیستم عامل ویندوز XP و ویندوز7 می باشد.

6-2-1-مروری بر نرم‌افزار مانیتورینگ WINCC

از جمله امکانات بارز این نرم‌ افزار می توان از قدرتمندی آن در طراحی صفحات گرافیکی به کمک ویرایشگر Graphic Designer نام برد. در این محیط می توان به شکلی زیبا، فرآیند صنعتی را شبیه‌ سازی نموده و برای هر عنصر از فرآیند مانند شیر‌ها، پمپ‌ها، مخازن و غیره یک اکشن نسبت داد. با این اکشن وضعیت کلیه مکانیزم‌های فرآیند قابل مشاهده بوده و حتی می توان با اعمال فرآمین بر آنها وضعیت آنها را نیز تغییر داد. قابلیت دیگر، امکان تعریف تگ‌های فرآیندی و نحوه برقراری ارتباط میان نرم‌ افزار WINCC با شبکه‌های متفاوت PLC میباشد. این عملیات توسط بخش مرکزی Tag Management انجام می شود. همچنین می توان کلیه مقادیر فرآیندی را آرشیو نموده و در پنجره‌های روندنما و جداول، گراف‌هایی از مقادیر فرآیند را به نمایش گذاشت. این عملیات نیز توسطه ویرایشگر Tag Loging و کنترل‌های ویرایشگر Graphic Designer صورت می گیرد. در بخش دیگری از نرم‌ افزار با کمک ویرایشگر Alarm Logging می توان کلیه خطا‌ها، آلارم‌ها و اتفاقات سیستم را در فایلی آرشیو نمود. از دیگر ویژگی های بی نظیر این نرم‌ افزار ویرایشگر User Archive می باشد که شاید در کمتر نرم‌افزار HMI بتوان آن را یافت. این ویرایشگر به مهندسان فرآیند این امکان را فراهم می آورد. تا بتوانند یک بانک اطلاعاتی از متغیر‌های فرآیندی را در جدولی به فرم اکسل ذخیره‌ سازی نموده و یا آن را ویرایش نمایند. از ویژگی های ممتاز دیگر این نرم‌ افزار، ویژگی Client-Server آن است که به کاربر امکان می دهد تا بتواند سیستم‌ های سرویس‌‌ گیرنده و سرویس‌ دهنده متفاوتی برای هر پیکربندی در سیستم اتوماسیون مورد نظر تعریف نماید. امکان بسیار شاخص دیگر این نرم‌افزار، قابلیت WebNavigator می باشد که در آن نرم‌ افزار WINCC به صورت یک سرویس‌‌‌ دهنده وب عمل نموده و امکان دسترسی به صفحات HMI‌ را از راه ‌دور و توسط یک برنامه Browser فراهم می نماید. به طور کلی توابع و قابلیت‌ هایی که هسته مرکزی WINCC دارا می باشد. می توان به موارد زیر خلاصه کرد:

  • 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 کنترل فرآیند PCS7 , اتوماسیون فرآیند , SIMATIC PCS7 , DCS PCS7 , کنترل فرآیند

شکل 15 – توابع اصلی WINCC

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

شکل 16-نمونه صفحات طراحی شده با WINCC

6-2-2-سرویس‌ دهنده آرشیو ‍‍CAS

سرویس‌ دهنده آرشیو ‍‍CAS کامپیوتری جدا از کامپیوتر OS می‌باشد. که برای آرشیو اطلاعات فرآیندی مانند آلارم‌ها و پیام‌ها به صورت مرکزی به کار می رود. برای پروژه‌های کوچک به طور معمول برنامه آرشیو مثل Tag Logging در همان کامپیوتر OS یا مانیتورینگ تنظیم می گردد. ولی در پلنت‌های بزرگ تر که حجم آرشیو و سرعت آرشیو‌ برداری بالا می باشد. می توان عمل آرشیو اطلاعات فرآیندی را بر روی یک کامپیوتر جداگانه که به سرویس‌ دهنده CAS معروف می باشد، قرار داد. سرویس‌ دهنده CAS به گذرگاه ترمینال متصل می گردد و با گذرگاه پلنت ارتباط ندارد. لذا داده‌ ها را از سرویس‌ دهنده OS می گیرد. همچنین سرویس‌ دهنده CAS قابل پیاده‌ سازی به صورت افزونگی را نیز دارا می باشد.

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

شکل 17- محل قرار گیری سرویس‌ دهنده آرشیو مرکزی

7-ابزار SIMATIC Batch

همان طور که می‌دانیم فرآیند‌های صنعتی به دو دسته کلی پیوسته و گسسته تقسیم می شوند. به طور معمول سامانه PCS7 از فرآیند‌های صنعتی گسسته و یا به عبارت دیگر در پلنت‌هایی که رویه‌های تولیدی متنوع، زیاد و ناپیوسته می باشد و همچنین عدم هماهنگی و یکنواختی در تولید محصول وجود دارد، با عنوان فرآیند Batch یاد می کند. لذا سامانه PCS7 به منظور پشتیبانی از این نوع فرآیند، ابزار‌های مهندسی مربوط به Batch را ارائه می دهد که SIMATIC BATCH نام دارد. به طوری که یک راه‌ حل مناسب را برای همه درخواست‌های اتوماسیون گسسته فراهم می کند. این ابزارها برای طراحی منطق کنترل فرآیند در فرآیند‌های گسسته یا ناپیوسته که به صرت ترتیبی کنترل می شوند ولی بسته به نوع محصول تولیدی دارای توالی [15] های متنوع هستند، استفاده می شود.

به طور کلی موارد زیر را می توان برای کاربرد سامانه‌‌های Batch در صنایع مختلف را خلاصه کرد.

  1. سامانه‌‌هایی که از یک دستگاه برای تولید محصولات متفاوت استفاده می شود. مانند صنایع داروسازی صنایع بیوتکنولوژی
  2. فرآیند‌هایی که در آن می خواهند، محصولات جدید جایگزین محصولات قدیمی شوند. مانند صنایع مواد شوینده و مواد غذایی
  3. سامانه‌‌هایی که فقط از بخش‌های خاص از مجموعه تولیدی استفاده می کنند. مانند صنایع الیاف شیمیایی و معدنی

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

شکل 18- ابزار‌های PCS7 برای فرآیند Batch

8- بسته SIMATIC PCS 7 BOX

نسخه PCS7 BOX یک سامانه کنترل فرآیند کامل می باشد که شامل یک ایستگاه مهندسی ES، یک ایستگاه اپراتوری OS و یک سامانه اتوماسیون AS در یک مجموعه فشرده [16] می باشد.

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

شکل 19- سامانه PCS7 فشرده

9- شبکه ارتباطی PCS7

شبکه ارتباطات سامانه PCS7 با عنوان کلی SIMATIC NET، برای برقراری ارتباط در سطوح مختلف فرآیند، از سه نوع گذرگاه به نام‌های «گذرگاه پلنت»، «گذرگاه ترمینال» و «گذرگاه فیلد» استفاده می کند. به طوری که شبکه SIMATIC ارتباطات بدون دردسر، یکسان و قطعی را بین تمام مؤلفه‌ های سامانه‌ مانند سامانه‌ ها مهندسی، سامانه‌‌ های اپراتوری، سامانه‌های اتوماسیون، دستگاه‌های فیلد و ورودی/خروجی ها توسعه می دهد. به طور کلی انواع پروتکل‌ های ارتباطی به کار رفته در ساختار PCS7 به شرح جدول 2 می باشد.

جدول 2- مشخصات پروتکل‌های ارتباطی در ‌شبکه سامانه PCS7

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

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

9-1- ارتباطات در سطح اتوماسیون و OS

سامانه PCS7 برای پیاده‌ سازی گذرگاه‌ های پلنت و ترمینال (OS-LAN) از پروتکل «اترنت صنعتی» استفاده می کند. به طوری که هر نوع شبکه دیگر نیز می تواند با PCS7 بکار گرفته شود. نوع شبکه اترنت مورد استفاده در PCS7 «اترنت سریع [17]» با سرعت Mbit/s100 می باشد. برای ایجاد شبکه در لایه‌های ERP و MES و لایه‌های مدیریت اطلاعات نیز از اترنت استفاده می شود.

9-2- ارتباطات در سطح فیلد

در سطح فیلد نیز انواع گذرگاه‌ های HART،ASI و PROFIBUS PA به کار گرفته می شود.

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

شکل 18- شبکه در سطح تجهیزات فیلد و ارتباط آن با سامانه‌ اتوماسیون

«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

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 0 میانگین: 0]

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *