در گذشته ديواره‌هاي رله[Relay wall] و تابلو برق‌هاي پيچيده جزئي از يك عمليات توليد پيچيده بودند. متخصصان و مهندسان برق، سيستم‌ها را به صورت دستي تنظيم مي‌كردند و اتصالات را به صورت دستي سوئيچ مي‌كردند؛ به علاوه آنها به صورت دستي اقدام به ساخت مدارهاي پيچيده مي‌كردند.
سيستم‌هاي كنترل ديجيتالي كه امروزه به كار مي‌روند، ظاهر متفاوتي دارند و حس عجيبي را به ما منتقل مي‌كنند: آنها فشرده هستند و از ماژول‌هاي رايانه‌اي زمخت تشكيل شده‌اند كه مي‌توانند به صورت آني، مجموعه وسيعي از ورودي‌ها و خروجي‌ها را مديريت كنند؛ سيستم‌هاي كنترل امروزي، با استفاده از يك كدنويسي ساده اداره مي‌شوند. به علاوه اين سيستم‌ها داراي سيستم كنترل و نظارت كارآمدي هستند. در واقع اين سيستم‌ها به اندازه‌اي قابل اطمينان و باارزش هستند كه باعث شده‌اند نحوه كاركردن ما، تغيير كند. با اين حال چه سبكي براي فعاليت‌هاي شما مناسب است؟
سيستم‌هاي كنترل ديجيتالي: تعاريف
اگر شما در حال ارزيابي سيستم‌هاي كنترل رايانه‌اي هستيد و مي‌خواهيد كه مناسب‌ترين گزينه را براي يك كاربرد خاص انتخاب كنيد؛ در اين صورت به خاطر داشته باشيد كه اين سيستم‌ها در سه طبقه مشخص ارائه مي‌شوند:
1. كنترل‌كننده‌هاي قابل برنامه‌ريزي[Programmable Controllers (PLCs)]: اين كنترل‌كننده‌ها براي سخت‌ترين شرايط مي‌توانند كاربردهاي رايانه‌اي و ديجيتالي فراهم كنند. در واقع آنها به عنوان رايانه‌هاي صنعتي طراحي شده‌اند؛ ماژول‌های PLCرا مي‌توان به راحتي با عمليات‌هاي ساده و پيچيده سازگار كرد، به عنوان مثال مي‌توان به خطوط توليد، دستگاه‌ها، خودكارسازي و كنترل ربات‌ها اشاره كرد.
حتما بخوانید: PLC چیست ؟ (راهنمای جامع)
2. سيستم‌هاي كنترل توزيع شده[Distributed Control Systems (DCS)]: آنها براي يك كارخانه يا يك فرآيند مي‌توانند كنترل بر روي تعداد زيادي از حلقه‌هاي كنترل را فراهم كنند. معمولا اين سيستم داراي يك مركز كنترل عمليات است؛ به علاوه داراي كنترل‌كننده‌هاي مستقل خواهد بود كه در سطح سيستم پخش شده‌اند. توانايي‌هاي اين سيستم تنها محدود به عمل كردن به عنوان مركز عمليات‌ها در كل يك كارخانه نيست و توانايي‌هاي بيشتري دارد.
حتما بخوانید: سیستم DCS چیست ؟ (راهنمای جامع)
3. سيستم‌هاي نظارتي و گردآوري داده[Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) ]: يكي ديگر از گروه‌هاي سيستم‌هاي كنترل است كه براي فرآيندهاي مديريتي پيچيده، طراحي شده است. اين سيستم‌ها معمولا از دستگاه‌هاي خارجي استفاده مي‌كنند. اين سيستم‌ها از رايانه‌ها، سيستم‌هاي ارتباط داده، تكنولوژي شبكه و رابط‌هاي كاربري استفاده مي‌كنند؛ به علاوه معمولا آنها كنترل‌كننده‌هاي منطقي قابل برنامه‌ريزي، كنترل‌كننده‌ها PID ، حسگرهاي ميداني و ديگر تجهيزات را نيز كنترل خواهند كرد.
حتما بخوانید: سیستم اسکادا چیست؟ (راهنمای جامع)
تفاوت‌هاي كليدي در پردازش سيستم‌هاي كنترل
سيستم‌هاي كنترل به صورت چند بخشي طراحي مي‌شوند. در اين صورت هر سيستم صنعتي مي‌تواند جايگزين شود و يا بخش‌هاي مازاد به آن اضافه شود تا مناسب يك كاربرد خاص شود. معمولا در صنعت از فناوري‌هاي مختلف استفاده مي‌شود؛ در واقع گاهي در صنعت به صورت مشترك از كنترل‌كننده‌هاي قابل برنامه‌ريزي و سيستم‌هاي كنترل توزيع شده استفاده مي‌شود.
با اين حال برخي تفاوت‌هاي كليدي باعث مي‌شود كه اين سيستم‌ها در دسته‌بندي متفاوتي قرار بگيرند. اگر سوال‌هاي زير را از خود بپرسيد، مي‌توانيد به صورت آگاهانه يكي از اين سيستم‌ها را انتخاب كنيد:
سوال اول. آيا شما كل يك كارخانه را كنترل مي‌كنيد و يا تنها كنترل يك ماشين مجزا بر عهده داريد؟
فناوري PLC از فيزيك حالت جامد نشات گرفته است؛ اما اين فناوري در كنترل ماشين‌هاي مجزا يا فرآيندهاي مستقل، بسيار سريع و موثر عمل مي‌كند. اين ابزار سرعت بالايي را ارائه مي‌كند؛ به علاوه تطبيق پذيري آن با تجهيزات به سادگي صورت خواهد گرفت. كد‌هاي شخصي‌سازي شده مي‌توانند عملكرد PLC را مطابق با نيازهاي ما كنترل كنند. به علاوه مي‌توان يك سيستم مبتني بر PLC را همراه با HMI و توانايي‌هاي مازاد در شبكه، ايجاد كرد. اين سيستم‌ها را مي‌توان به راحتي و بر اساس نياز، در خانه رفع عيب نمود.
از طرف ديگر، يك سيستم DCS همراه خود داراي يك نرم‌افزار به شدت پيچيده است. اين سيستم هزينه بيشتري را براي شما در بر خواهد داشت، اما توانايي‌هاي آن نسبت به PLC بيشتر خواهد بود. با اينكه سيستم DCS هم‌اندازه PLC سرعت بالايي در پردازش ندارد؛ اما اين سيستم قابليت ارتقا يافتن بيشتري خواهد داشت. به عنوان مثال سيستم DCS مي‌تواند با هزاران نقطه ورودي، خروجي و تجهيزات تطبيق پيدا كند؛ به علاوه اين سيستم مي‌تواند بر اساس نياز ما اقدام به يكپارچه‌سازي داده‌ها و بهبود فرآيندها كند. اين فناوري به گونه‌اي طراحي شده است كه بتواند به عنوان مغز عمليات، فعاليت كند.
سوال دوم. اولويت‌هاي عملياتي شما چيست؟
اگر خط توليد شما به صورت پيوسته فعال باشد، سيستم DCS اطمينان، به روز بودن و فعاليت بدون اختلال را در عمليات‌هاي شما به ارمغان مي‌آورد. اين سيستم منابع فراواني را در اختيار دارد كه مي‌تواند خطوط توليد را بيمه كند. از طرف ديگر سيستم PLC به ما انعطاف‌پذيري را ارائه مي‌كند. ما مي‌توانيم براي تعمير، به‌روز‌رساني و راه‌اندازي مجدد سيستم PLC، اين سيستم را به صورت آني خاموش كنيم؛ خاموش كردن اين سيستم راحت خواهد بود و مدت از كار افتادگي كارخانه بسيار كوتاه خواهد بود.
مهم‌ترين مزيتي كه سيستم DCS ارائه مي‌كند، قابل اطمينان بودن آن است؛ در واقع با اينكه اين سيستم با سرعت بالا عمل پردازش را انجام مي‌دهد و عملكرد مناسبي دارد، اما از ضريب اطمينان آن كاسته نمي‌شود. سيستم‌هاي DCS به صورت ويژه براي عمليات‌هاي بسيار پيچيده، خطوط توليد‌كننده محصول‌هاي باارزش و عمليات‌هاي بدون خطا طراحي شده‌اند.
سوال سوم. هزينة سيستم چقدر باشد؟
عمليات‌هاي خاصي نياز به قدرت و ضريب اطمينان يك سيستم كامل DCS را دارند. به عنوان مثال مي‌توان به سيستم تصفيه آب، فرآوري مواد شيميايي و فرآوري گاز و نفت اشاره كرد؛ تمامي اين عمليات‌ها نياز به سيستمي دارند كه بتواند حجم وسيعي از داده‌ها را پردازش كند و توليد پيوسته را مديريت كند. سيستم‌هاي مبتني بر PLC نمي‌توانند اين مزايا را فراهم كنند. با اين حال سيستم DCS يك سرمايه‌گذاري بزرگ‌تر محسوب مي‌شود و ممكن است داراي ويژگي‌هايي باشد كه در كارخانة شما كاربردي نداشته باشند.
سيستم PLC قدرتمند است و هزينه كمتري در پي دارد؛ نصب اين سيستم راحت است و مي‌توان بدون نيروي انساني، آن را مديريت كرد؛ به علاوه پياده‌سازي آن نيازي به تغيير فرآيندهاي موجود در كارخانه ندارد. بيشتر كاربردهاي اين سيستم در كارخانه‌ها نياز به يك HMI دارد تا بتواند به صورت گرافيكي اطلاعات را نمايش دهد؛ اما احتمالا HMI تنها چيزي خواهد بود كه شما به آن نياز پيدا مي‌كنيد. در واقع شما تنها براي ويژگي‌هايي كه نياز داريد پول پرداخت مي‌كنيد و پول اضافي براي ويژگي‌هاي مازاد خرج نخواهيد كرد.
فناوري كنترل‌كننده‌ها در صنعت توليد مدرن
با اينكه سيستم‌هاي PLC به عنوان يك جايگزين استاندارد براي رله‌ها معرفي شدند و سيستم‌هاي DCS يك پاسخ مستقيم براي پردازش دسته‌اي بودند؛ اما گذشت زمان نشان داد كه آنها سيستم‌هاي پيچيده‌تري هستند كه تبديل به جز جدايي‌ناپذير توليد تبديل شده‌اند. برخي از سيستم‌هاي كنترل مبتني بر PLC همانند يك سيستم DCS با مقياس كوچك عمل مي‌كنند؛ برخي از سيستم‌هاي DCS مي‌توانند سيستم‌هاي PLC را به صورت مستقيم در شبكه خود يكپارچه كنند.
با اينكه سيستم‌هاي كنترل ديجيتالي داراي انواع مختلفي هستند و با يكديگر تفاوت دارند، اما يك امر قطعي است: توليدكنندگان بدون آنها سردرگم خواهند شد.
