حتما می‌دانید که سیستم DCS از ابتدای کلمات Distributed Control System گرفته شده و به معنای “سیستم کنترل توزیع شده” است. این معنا بیان می‌کند که DCS، یک سیستم شامل کامپیوترها، کنترل کننده‌ها و سنسورهای مرتبطی است که در سراسر کارخانه توزیع شده‌اند.
اما در این مقاله به معرفی یکی از شناخته شده‌ترین این سیستمها در دنیا که محصول کمپانی ژاپنی مشهور Yokogawa است می‌پردازیم. نام تجاری کامل این محصول “Yokogawa DCS Centum VP” است.
اما پیش از هر چیز نیاز است تا مروری بر ساختار پایه‌ای یک سیستم رایج DCS بیندازیم.
ساختار پایه سیستم DCS و اجزای آن
بر اساس تعریفی که داشتیم، سیستم DCS یک سیستم کنترل کامپیوتری است که شامل چندین کنترل کننده مستقل است؛ هر کدام از این کنترل کننده‌ها وظیفه مدیریت و اجرای حلقه‌های کنترلی متعددی را به عهده دارند.
یک DCS هیچگونه کنترل نظارتی متمرکزی را ندارد؛ از همین رو به آن سیستم کنترل توزیع شده می‌گویند.
داخل کنترل کننده‌ها کابینت‌هایی تعبیه شده که درون آنها ماژولهای I/O قرار دارد؛ تجهیزات و دستگاههای فیلد، این به ماژولهای I/O متصل می‌شوند. این کنترل کننده‌ها بوسیله پروتکلهای ارتباطی نظیر اترنت، مودباس یا پروتکلهای اختصاصی شبکه می‌شوند.
ایستگاههای اپراتور دسترسی را برای اپراتورها به منظور مشاهده و نظارت بلادرنگ بر شرایط کارخانه فراهم می‌کنند؛ به همین منظور HMIهایی در این ایستگاهها تعبیه می‌شود.
تاریخچه یوکوگاوا
یوکوگاوا یک کمپانی صنعتی ژاپنی است که فعالیت خود را در حوزه تولید و فروش تجهیزات صنعتی الکتریکی از سال 1915 آغاز کرد.
یوکوگاوا اولین سامانه DCS خود را که CENTUM DCS نام داشت در سال 1975 معرفی کرد. پس از آن نسخه های بعدی با نامهای تجاری Centum V و Centum-XL در دهه 1980 معرفی شدند. در گام بعدی توسعه سامانه‌های DCS یوکوگاوا، مدلهای CENTUM CS و CS 3000 در دهه 1990 پا به بازار نهادند.
خط تولید مدل CENTUM CS 3000 تا دهه 2000 ادامه پیدا کرد تا اینکه در همین دهه، مدل ProSafe-RS SIS معرفی شد.
اما در دهه 2010 مدل CENTUM VP توسط کمپانی معرفی شد. نسخه کنونی این سیستم نیز نسخه 6.10 همین مدل است که در نوامبر 2022 معرفی شد.
یکی از ویژگیهای کلیدی سیستم Yokogawa DCS توانایی آن در ادغام با طیف گسترده‌ای از دستگاهها و سیستمهای مختلف است. این موضوع به سازندگان اجازه می‌دهد تا یک سیستم اتوماسیون کاملاً یکپارچه ایجاد کنند که می‌تواند همه چیز را از ماشینهای ساده گرفته تا فرآیندهای پیچیده صنعتی را کنترل کند.
سیستم CENTUM VP همچنین سطح بالایی از انعطاف‌پذیری را ارائه می‌دهد و به خوبی خود را با شرایط و الزامات فرآیندهای در حال تغییر سازگار می‌کند. این امر از طریق استفاده از یک طراحی ماژولار به دست می‌آید که به سازندگان اجازه می‌دهد تا در صورت نیاز قطعات مورد نظر را اضافه یا حذف کنند.
همچنین این سیستم سطح بالایی از مقیاس‌پذیری را ارائه می‌دهد که به راحتی با رشد فرآیندهای تولیدی، امکان گسترش آن را فراهم می‌کند. این امر کمک می‌کند تا اطمینان حاصل شود که سیستم همچنان می‌تواند نیازهای سازنده را برآورده کند زیرا فرآیندها معمولا در طول زمان پیچیده‌تر می شوند.
در ادامه خواهید دید که از نظر امنیتی نیز، سیستم Yokogawa DCS دارای ویژگیهای امنیت سایبری قوی برای جلوگیری از دسترسی غیرمجاز یا حملات سایبری است. این شامل ویژگی‌هایی مانند فایروال‌ها، در VPNها و رمزگذاری برای محافظت از سیستم و داده‌های آن در برابر تهدیدات سایبری است.
علاوه بر این، سیستم DCS یوکوگاوا انواع مختلفی از ویژگیهای پیشرفته مانند نظارت، گزارش‌دهی و تجزیه و تحلیل بلادرنگ (Real-Time) را ارائه می‌دهد. این به سازندگان اجازه می‌دهد تا بینش عمیق‌تری نسبت به عملکرد سیستم به دست آورند و زمینه‌های بهبود را شناسایی کنند.
از نظر نگهداری و پشتیبانی نیز، Yokogawa پشتیبانی جامعی را برای سیستمهای DCS خود، از جمله آموزش، مستندسازی، و پشتیبانی از راه دور ارائه می‌کند تا به سازندگان کمک کند تا اطمینان حاصل شود که سیستمهای مشتریان به خوبی در حال کار است.
به طور کلی، سیستم Yokogawa DCS یک سیستم قدرتمند، انعطاف‌پذیر و قابل اعتماد است که می‌تواند به تولیدکنندگان در بهبود عملکرد، کارایی و امنیت فرآیندهای صنعتی خود کمک کند.
ساختار سیستم CENTUM VP
می‌خواهیم نگاهی به ساختار کلی سیستم CENTUM VP بیندازیم. قبل از هر چیز به این نکته دقت کنید که یوکوگاوا به جای HMI از عنوان HIS که مخفف Human Interface Station و به معنی ایستگاه واسط اپراتور/انسان استفاده می‌کند.
یک HIS به شکل عمده برای فازهای عملیاتی استفاده می‌شود؛ اما ایستگاههای اضافه‌تر می‌توانند برای اهداف R&D و مهندسی به کمک آیند که در ساختار تصویر زیر با نماد ENG مشخص شده‌اند. یک ایستگاه HMI مهندسی در منطقه‌ای قرار می‌گیرد که تنها برای تغییرات برنامه‌نویسی در برنامه‌ها برای هر یک از حلقه های کنترل قابل دسترسی است.
با اصطلاح دیگری هم آشنا شوید؛ FCS یا ایستگاه کنترل میدانی (Field Control Station) همانطور که از نامش مشخص است، وظیفه کنترل تجهیزات و فرآیندهای کف کارخانه را به عهده دارد.
همه اطلاعات تبادلی بر روی شبکه (باس) کنترلی تحت عنوان شبکه Vnet/IP قرار می‌گیرند.
همه دیوایس‌های CENTUM به این شبکه Vnet/IP متصل هستند؛ در صورت نیاز، یک SIS که مخفف Safety Instrumented System (و به مفهوم سیستم مجهز به ایمنی) است، وارد ساختار شده و به شبکه Vnet/IP متصل می‌شود. یوکوگاوا نام این SIS را ProSafe-RS گذاشته است.
ProSafe-RS مسئول ارائه عملکردهای ایمنی به کل سیستم DCS است. این بخش برای شناسایی و پاسخگویی به خطرات احتمالی ایمنی و انجام اقدامات مناسب برای جلوگیری یا کاهش آن خطرات طراحی شده است. این موضوع شامل عملکردهایی مانند خاموش شدن اضطراری، تشخیص آتش و گاز و… است.
یک واسط دیگر نیز در این سیستم وجود دارد که Unified Gateway Station یا به طور اختصار (UGS) نام دارد. UGS یا ایستگاه درگاه یکپارچه، به CENTUM VP این قابلیت را اضافه می‌کند که با رنج وسیعی از زیرسیستم‌های تحت شبکه نظیر RTUهای مودباس، واحدهای Modbus/TCP، سیستمهای مبتنی بر EtherNet/IP و… ارتباط برقرار کند.
