زیمنس

کامپیوتر یا کنترلر مهندسی
این کنترل کننده، کنترل کننده نظارت بر تمامی کنترل کننده های پردازش توزیع شده است. الگوریتم های کنترل و پیکربندی دستگاه های مختلف در این کنترلر اجرا می شود. ارتباط شبکه بین پردازشگر و کامپیوتر مهندسی را می توان با یک پیکربندی ساده یا اضافی پیاده سازی کرد.

کنترل کننده توزیع شده یا واحد کنترل محلی
می‌توان آن را در نزدیکی دستگاه‌های میدانی (حسگرها و محرک‌ها) یا مکان‌های خاصی که این دستگاه‌های میدانی از طریق پیوند ارتباطی متصل می‌شوند، قرار داد. دستورالعمل ها را از ایستگاه مهندسی مانند نقطه تنظیم و سایر پارامترها دریافت می کند و مستقیماً دستگاه های میدانی را کنترل می کند.

می تواند ورودی/خروجی های آنالوگ و دیجیتال را توسط ماژول های ورودی/خروجی آنالوگ و دیجیتال حس و کنترل کند. این ماژول ها با توجه به تعداد ورودی و خروجی قابل تمدید هستند. اطلاعات را از دستگاه های میدانی گسسته جمع آوری می کند و این اطلاعات را به ایستگاه های عملیاتی و مهندسی ارسال می کند.

ایستگاه عملیاتی یا HMI
برای نظارت بر پارامترهای کل کارخانه به صورت گرافیکی و ثبت داده ها در سیستم های پایگاه داده کارخانه استفاده می شود. نمایش روند پارامترهای مختلف فرآیند نمایش موثر و نظارت آسان را فراهم می کند.

این ایستگاه‌های عملیاتی انواع مختلفی دارند، مانند برخی از ایستگاه‌های عملیاتی (PC) که فقط برای نظارت بر پارامترها، برخی فقط برای نمایش روند، برخی برای ثبت داده‌ها و الزامات هشدار استفاده می‌شوند. اینها همچنین می توانند پیکربندی شوند تا قابلیت های کنترلی داشته باشند.

رسانه و پروتکل ارتباطی
رسانه های ارتباطی شامل کابل های انتقال برای انتقال داده ها مانند کابل های کواکسیال، سیم های مسی، کابل های فیبر نوری و گاهی اوقات ممکن است بی سیم باشد. پروتکل های ارتباطی انتخاب شده به تعداد دستگاه هایی که باید به این شبکه متصل شوند بستگی دارد.

در DCS، دو یا چند پروتکل ارتباطی بین دو یا چند ناحیه مانند بین دستگاه‌های کنترل میدان و کنترل‌کننده‌های توزیع‌شده و دیگری بین کنترل‌کننده‌های توزیع‌شده و ایستگاه‌های کنترل نظارتی مانند ایستگاه‌های عملیاتی و مهندسی استفاده می‌شود.

برای رسیدگی به فرآیندهای پیچیده
در ساختار اتوماسیون کارخانه، PLC-Programming Logic Controller برای کنترل و نظارت بر پارامترهای فرآیند در الزامات سرعت بالا استفاده می شود. با این حال، به دلیل محدودیت تعدادی از دستگاه های ورودی/خروجی، PLC ها نمی توانند ساختارهای پیچیده را مدیریت کنند.
از این رو DCS برای برنامه های کنترل پیچیده با تعداد ورودی/خروجی بیشتر با کنترلرهای اختصاصی ترجیح داده می شود. اینها در فرآیندهای تولیدی استفاده می شوند که در آن طراحی چندین محصول در چندین روش مانند کنترل فرآیند دسته ای است.

افزونگی سیستم
DCS دسترسی سیستم را در صورت نیاز توسط ویژگی های اضافی در هر سطح تسهیل می کند.
از سرگیری عملیات حالت پایدار پس از هر گونه قطعی، چه برنامه ریزی شده یا برنامه ریزی نشده، در مقایسه با سایر دستگاه های کنترل اتوماسیون تا حدودی بهتر است.
افزونگی، قابلیت اطمینان سیستم را با حفظ عملکرد سیستم به طور مداوم حتی در برخی موارد غیرعادی در حالی که سیستم در حال کار است، افزایش می دهد.

تعداد زیادی بلوک عملکرد از پیش تعریف شده
DCS الگوریتم‌های زیادی، کتابخانه‌های کاربردی استانداردتر، توابع از پیش آزمایش‌شده و از پیش تعریف‌شده را برای مقابله با سیستم‌های پیچیده بزرگ ارائه می‌دهد. این باعث می شود برنامه نویسی برای کنترل برنامه های مختلف آسان باشد و زمان کمتری برای برنامه ریزی و کنترل صرف شود.

زبان های برنامه نویسی قدرتمند
تعداد بیشتری از زبان های برنامه نویسی مانند نردبان، بلوک تابع، ترتیبی و غیره را برای ایجاد برنامه نویسی سفارشی بر اساس علاقه کاربر فراهم می کند.

HMI پیشرفته تر
مشابه سیستم SCADA، DCS همچنین می‌تواند از طریق HMI (رابط ماشین انسانی) نظارت و کنترل کند که داده‌های کافی را برای شارژ در فرآیندهای مختلف در اختیار اپراتور قرار می‌دهد و به عنوان قلب سیستم عمل می‌کند. اما این نوع سیستم کنترل صنعتی مناطق جغرافیایی بزرگی را پوشش می دهد در حالی که DCS مناطق محدود را پوشش می دهد.
DCS به طور کامل کل کارخانه فرآیند را به عنوان پنجره رایانه شخصی به اتاق کنترل می برد. روند، ورود به سیستم، و نمایش گرافیکی از HMI یک رابط کاربری موثر است. سیستم هشدار دهنده قدرتمند DCS به اپراتورها کمک می کند تا سریعتر به شرایط کارخانه پاسخ دهند

پلتفرم مقیاس پذیر
ساختار DCS می‌تواند بر اساس تعداد ورودی/خروجی‌ها از سیستم‌های سرور کوچک تا بزرگ، با افزودن کلاینت‌ها و سرورهای بیشتر در سیستم ارتباطی و همچنین با افزودن ماژول‌های ورودی/خروجی بیشتر در کنترل‌کننده‌های توزیع‌شده، مقیاس‌پذیر باشد.

امنیت سیستم
دسترسی به کنترل فرآیندهای مختلف منجر به ایمنی گیاه می شود. طراحی DCS یک سیستم امن کامل برای کنترل عملکردهای سیستم برای کنترل بهتر اتوماسیون کارخانه ارائه می دهد. امنیت نیز در سطوح مختلف مانند سطح مهندس، سطح کارآفرین، سطح اپراتور و ... ارائه می شود.

کنترل فرآیند بهبود یافته:DCSها از الگوریتم های کنترلی پیشرفته مانند کنترل PID برای ارائه کنترل دقیق و دقیق فرآیندها استفاده می کنند.
مقیاس پذیری:DCSها را می توان به راحتی برای کنترل فرآیندهای بزرگتر و پیچیده تر گسترش داد.
دسترسی از راه دور:DCS را می توان از راه دور با استفاده از رایانه یا دستگاه تلفن همراه، که امکان نظارت و کنترل از راه دور فرآیندها را فراهم می کند، دسترسی داشت.
افزونگی:DCSها اغلب دارای اجزای اضافی مانند کنترلرها و سرورها هستند که قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشد و به جلوگیری از خرابی کمک می کند.
انعطاف پذیری:DCS ها را می توان به راحتی برای کنترل طیف وسیعی از فرآیندها پیکربندی کرد و با انواع دستگاه های ورودی و خروجی قابل استفاده است.
بهبود جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها:DCS می تواند مقادیر زیادی از داده های فرآیند را جمع آوری و ذخیره کند که می تواند برای تجزیه و تحلیل و بهینه سازی فرآیند استفاده شود.
بهبود ایمنی:از DCS ها می توان برای پیاده سازی اینترلاک ها و آلارم های ایمنی برای بهبود ایمنی فرآیندها استفاده کرد.
ادغام:DCS ها را می توان به راحتی با سیستم های دیگر مانند سیستم های SCADA، PLC و سیستم های MES ادغام کرد تا یک راه حل جامع کنترل و نظارت ارائه دهد.
تعمیر و نگهداری آسان:DCS ها اغلب دارای طراحی ماژولار هستند که نگهداری، ارتقاء یا تعویض قطعات سیستم را آسان می کند.
مقرون به صرفه:DCS ها راه حل های مقرون به صرفه ای برای خودکارسازی و کنترل فرآیندهای بزرگ و پیچیده هستند، آنها مقرون به صرفه تر از سیستم های کنترل سخت سیمی سنتی هستند.

هزینه اولیه بالا:خرید، نصب و نگهداری DCS ممکن است گران باشد.
پیچیدگی:DCS ها می توانند سیستم های پیچیده ای با اجزای متعدد باشند که می تواند درک و عملکرد آنها را دشوار کند.
آموزش:DCS ها برای کار و نگهداری نیاز به آموزش تخصصی دارند که می تواند پرهزینه باشد.
وابستگی به نرم افزار و سخت افزار:DCSها به نرم افزار و اجزای سخت افزاری متکی هستند که می تواند آنها را در برابر باگ های نرم افزاری و خرابی های سخت افزاری آسیب پذیر کند.
وابستگی شبکه:DCSها برای برقراری ارتباط بین کنترل‌کننده‌ها و سرورها به شبکه‌ها متکی هستند، اگر شبکه از کار بیفتد، کل سیستم کار نخواهد کرد.
امنیت سایبری:DCS در برابر حملات سایبری آسیب پذیر هستند که می تواند باعث اختلال در عملکرد یا خاموش شدن سیستم شود.
سازگاری محدود:DCS ها همیشه با سیستم های دیگر سازگار نیستند، که می تواند ادغام آنها در فرآیندهای موجود را دشوار کند.
مقیاس پذیری محدود:برخی از DCS مقیاس پذیری محدودی دارند که می تواند توسعه سیستم را با رشد فرآیند دشوار کند.
تجسم داده محدود:DCS ها ممکن است قابلیت های بصری سازی داده های پیشرفته ای نداشته باشند، که می تواند تجزیه و تحلیل و درک داده های فرآیند را دشوار کند.
تحرک محدود:برخی از DCS ها تحرک محدودی دارند که می تواند دسترسی و کنترل سیستم را از راه دور دشوار کند.

سیستم DCS را می توان در یک برنامه ساده مانند مدیریت بار با استفاده از شبکه ای از میکروکنترلرها پیاده سازی کرد. در اینجا ورودی از یک صفحه کلید به یک میکروکنترلر داده می شود که با دو میکروکنترلر دیگر ارتباط برقرار می کند. یکی از میکروکنترلرها برای نمایش وضعیت فرآیند و همچنین بارها استفاده می شود، در حالی که میکروکنترلر دیگر درایور رله را کنترل می کند. درایور رله نیز به نوبه خود رله را برای کار با بار هدایت می کند.

قابلیت اطمینان بالا
کیفیت ضد تداخل قوی و قابلیت اطمینان بسیار بالا از مهمترین ویژگی های PLC می باشد. به منظور ایجاد پایداری PLC در شرایط تداخلی قوی. تکنیک های زیادی در PLC استفاده می شود. کنترل نرم افزاری به جای حالت کنترل رله می تواند عیوب ناشی از نقطه تماس الکتریکی اصلی در خارج از کار بد را کاهش دهد. اجزای درجه صنعتی ساخته شده توسط فناوری پردازش پیشرفته می توانند در برابر تداخل مقاومت کنند و اقدامات تشخیص خود مدار نگهبان برای محافظت از حافظه می تواند عملکرد PLC را تا حد زیادی بهبود بخشد.

انعطاف پذیری خوب
چندین زبان برنامه نویسی برای PLC از جمله نمودار نردبانی، SFC، STL، ST و غیره وجود دارد. اگر اپراتور فقط به یکی از زبان های برنامه نویسی تسلط داشته باشد، می تواند PLC را به خوبی کار کند. هر کسی که می خواهد از PLC استفاده کند، انتخاب خوبی دارد. بر اساس تمرین مهندسی، ظرفیت و عملکرد را می توان با افزایش تعداد ماژول ها افزایش داد، بنابراین PLC انعطاف پذیری خوبی دارد.

کیفیت قوی کارکرد آسان
ویرایش و تغییر برنامه برای PLC توسط رایانه آفلاین یا آنلاین بسیار آسان است. با نمایش اطلاعات خطا و عملکرد Self Diagnosting Function بسیار آسان است که بفهمید عیب کجاست و همه اینها تعمیر و نگهداری PLC را آسان تر می کند. به دلیل ماژولارسازی، استانداردسازی، سریال سازی PLC، پیکربندی PLC بسیار آسان است.

قابلیت اطمینان

PLC ها به گونه ای طراحی شده اند که قابل اعتماد و بادوام باشند و می توانند برای مدت طولانی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری کار کنند. این باعث می شود آنها برای استفاده در محیط های صنعتی و تولیدی، جایی که عملکرد مداوم مهم است، ایده آل باشند.

تطبیق پذیری 

PLC ها را می توان برای کنترل طیف وسیعی از فرآیندها و تجهیزات برنامه ریزی کرد. این امر آنها را برای استفاده در صنایع مختلف از جمله تولید، حمل و نقل و تولید انرژی مناسب می کند.

راحتی در استفاده 

استفاده از PLC ها آسان است و می توان آنها را با استفاده از زبان های برنامه نویسی ساده برنامه ریزی کرد. این باعث می شود که کاربران با طیف وسیعی از زمینه های فنی و سطوح مهارت در دسترس باشند.

مقرون به صرفه بودن 

PLC ها عموماً مقرون به صرفه تر از سایر انواع سیستم های کنترل هستند، به ویژه در دراز مدت. می توان از آنها برای خودکارسازی فرآیندها و کاهش نیاز به کار دستی استفاده کرد که می تواند منجر به صرفه جویی در هزینه شود.

ایمنی 

PLC ها را می توان برای اطمینان از ایمنی تجهیزات و پرسنل برنامه ریزی کرد. برای مثال، می‌توان آن‌ها را طوری برنامه‌ریزی کرد که در مواقع اضطراری یا خرابی تجهیزات را خاموش کنند، که می‌تواند به جلوگیری از حوادث کمک کند.

هزینه اولیه 

خرید و نصب PLC ها به خصوص برای سیستم های بزرگتر یا پیچیده تر می تواند گران باشد. این می تواند مانعی برای برخی از شرکت ها، به ویژه شرکت هایی با بودجه محدود باشد.

مهارت های برنامه نویسی 

PLC ها برای استفاده موثر به مهارت های برنامه نویسی نیاز دارند. این می تواند برای شرکت هایی که کارکنانی با مهارت های برنامه نویسی لازم ندارند، یک نقطه ضعف باشد، زیرا ممکن است نیاز به استخدام کارکنان اضافی یا قرارداد کار برنامه نویسی داشته باشند.

انعطاف پذیری محدود

PLC ها برای کنترل فرآیندها و تجهیزات خاص طراحی شده اند. در حالی که می توان آنها را برای انجام طیف وسیعی از وظایف برنامه ریزی کرد، اما ممکن است به اندازه سایر انواع سیستم های کنترل انعطاف پذیر نباشند.

پیچیدگی 

PLC ها می توانند سیستم های پیچیده ای باشند، به ویژه برای کاربردهای بزرگتر یا پیچیده تر. این می تواند درک و عملکرد آنها را برای کاربرانی که با آنها آشنا نیستند دشوار کند.

نگهداری

PLC ها به منظور اطمینان از عملکرد صحیح به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارند. این می تواند زمان بر و پرهزینه باشد و ممکن است به مهارت ها و دانش تخصصی نیاز داشته باشد.

محصولات تولید شده
اینترنت اشیا (IoT)، اتوماسیون هوشمند، روبات‌های پیشرفته و سایر پروژه‌های کارخانه هوشمند، فرآیند تولید را بسیار کارآمدتر کرده است. PLC ها همچنان نقش مهمی را در تولید ایفا می کنند و به عنوان یک پردازنده مرکزی برای تمام تصمیمات بلادرنگ، علیرغم پیشرفت های سریع فناوری، عمل می کنند.
مثال:
PLC داده های قابل اعتمادی مانند عملکرد حسگر و سایر اطلاعات را ارائه می دهد که می تواند با محاسبات ابری ترکیب شود تا تصویری جامع تر یا "داده های بزرگ" ایجاد کند. مدیران کارخانه و سایرین می توانند از ابزارهای تجزیه و تحلیل برای استفاده بهتر از منابع، زمان بندی دسته ای مشاغل، تدارکات، زمان بندی تامین کنندگان و سایر عملیات ضروری به منظور توسعه فرآیندهای تولید کارآمدتر استفاده کنند.

اتوماسیون خودرو
آنها از PLC در فرآیندهای اتوماسیون خودرو استفاده می کنند تا فرآیند تولید را استاندارد کنند و ROI (بازده سرمایه گذاری) خود را افزایش دهند.

مانیتورینگ ماشین ابزار
PLC به عنوان یک ماشین ابزار برای نظارت بر ورودی ها و خروجی ها برای تصمیم گیری بر اساس برنامه ذخیره شده در حافظه PLC عمل می کند. استفاده از PLC ها به کاهش تلاش های تصمیم گیری انسان برای دستیابی به کارایی بالاتر کمک می کند.

صنعت فولاد
هر عملیاتی مانند مدیریت دما و فشار در دیگهای بخار، بالا بردن الکترودها، تغذیه لنج اکسیژن برای فولاد، کنترل بستر خنک کننده و غیره، به شدت به PLC وابسته است.

سیستم اتوماسیون رباتیک
ربات ها با نرم افزار قدرتمند PLC تعبیه شده در کنترلر ربات طراحی شده اند. این برنامه به گروه کوچکی از روبات‌ها اجازه می‌دهد تا مستقل از یک PLC متمرکز عمل کنند، که پیامدهایی برای صنعت دارد. این معادل کاهش قابل توجه هزینه برای مشاغل کوچکتر است که در غیر این صورت باید در یکپارچگی استاندارد PLC هزینه کنند.

صنعت شیشه
PLC ها برای کنترل نسبت مواد و پردازش شیشه های تخت استفاده می شوند. فناوری پیشرفته PLC به آنها اجازه داده است که تقاضای زیادی در این زمینه داشته باشند.

سیستم پردازش مواد غذایی
PLC سیستم پردازش مواد غذایی است که برای سطوح آلاینده در آب، نرخ جریان در بخش‌های عمده تصفیه خانه آب، و در عوض، شیرهایی که جریان آب در فرآیند را کنترل می‌کنند، از راه دور قابل کنترل هستند.

صنعت کاغذ
عملکرد یک PLC در صنعت کاغذ، خودکارسازی فرآیندها با سرعت بالا برای اطمینان از کارایی است.
مثال:
یک PLC بر ایجاد صفحات کتاب یا روزنامه ها نظارت و کنترل می کند.