سیستم CENTUM VP جدیدترین نسل از سیستمهای DCS یوکوگاوا است که با ارائه قابلیتهای پیشرفته در زمینه کنترل، پایش، امنیت سایبری و یکپارچهسازی، به صنایع مختلف در سراسر جهان کمک میکند تا به سطح بالاتری از عملکرد و کارایی دست یابند. این مقاله به بررسی جامع سیستمهای DCS یوکوگاوا، از جمله ساختار، اجزا، نرمافزارها، تاریخچه تکامل و کاربردهای آنها میپردازد و به درک عمیقتر این فناوری کلیدی در تجهیزات اتوماسیون صنعتی کمک میکند.
ساختار و اجزای پایهای سیستمهای DCS
بهتر است قبل از پرداختن به سیستم Centum VP یوکوگاوا، نگاهی گذرا به ساختار و اجزای اصلی یک سیستم DCS داشته باشیم. بهطور کلی، DCS یک سیستم کنترل کامپیوتری است که از چندین کنترلر خودکار تشکیل شده و این کنترلرها، حلقههای کنترلی گوناگونی را مدیریت و کنترل میکنند. DCS فاقد کنترل نظارتی مرکزی است. به همین دلیل “کنترل توزیعشده” نامیده میشود. یک سیستم کنترل توزیعشده (DCS) بستری برای کنترل و عملکرد خودکار یک کارخانه یا فرآیند صنعتی است. این سیستم بخش های مختلفی نظیر رابط انسان و ماشین (HMI)، حلکنندههای منطقی، سیستم ثبت وقایع (Historian)، پایگاه داده مشترک، مدیریت آلارم و مجموعه مهندسی مشترک را در یک سیستم خودکار واحد ترکیب میکند.
سیستمهای کنترل توزیعشده یوکوگاوا، بالاترین سطح از قابلیت اطمینان عملیاتی اثباتشده در محیطهای صنعتی را ارائه میدهند. از دیگر ویژگیهای این سیستم قابلیت تعامل و همکاری یکپارچه در کل سازمان، ارائه مجموعهای جامع از راهحلهای پیشرفته و امنیت سایبری چندلایه با گواهینامه شخص ثالث برای افزایش بهرهوری و بهبود عملکرد واحدهای صنعتی است. یوکوگاوا با طراحی ارتقاءهای آسان و سازگاری با نسخههای پیشین که بیش از ۴۵ سال سابقه دارد، همواره فراتر از انتظارات اپراتورها در طول چرخه عمر محصول عمل کرده است.
معرفی سیستم DCS Yokogawa
یوکوگاوا یک شرکت چندملیتی ژاپنی است که طیف گستردهای از محصولات اتوماسیون و کنترل صنعتی، از جمله سیستمهای کنترل توزیعشده (DCS) را تولید میکند. همانطور که در بخش قبل گفتیم سیستم DCS این شرکت CENTUM VP نام دارد که یک سیستم کنترل باز و یکپارچه است و میتواند برای کنترل و خودکارسازی فرآیندهای بزرگ و پیچیده مورد استفاده قرار گیرد. یوکوگاوا از تولیدکنندگان پیشرو سیستمهای اتوماسیون و کنترل صنعتی، به ویژه سیستمهای کنترل توزیعشده (DCS) است. سیستم DCS یوکوگاوا، خط تولیدی از سیستمهای DCS است که برای کنترل و پایش فرآیندهای صنعتی، مانند فرآیندهای موجود در صنایع نفت و گاز، تولید برق و تصفیه آب، طراحی شده است.
سیستم DCS یوکوگاوا معمولاً شامل یک واحد کنترل مرکزی به نام کنترلر است که به عنوان مغز سیستم عمل میکند و شامل شبکهای از تجهیزات میدانی مانند حسگرها، عملگرها و ترانسمیترها که در سراسر فرآیند توزیع شدهاند، میباشد. این تجهیزات میدانی از طریق یک شبکه ارتباطی، مانند اترنت یا پروتکلهای ارتباط سریال مانند مدباس، به کنترلر متصل میشوند. یکی از مزایای سیستم DCS یوکوگاوا این است که میتوان آن را به گونهای پیکربندی کرد که با نیازهای خاص برنامه سازگار باشد و میتواند با سایر سیستمها مانند SCADA، سیستم ثبت وقایع (Historian)، سیستم اجرای ساخت (MES) و سیستمهای برنامهریزی منابع سازمانی (ERP) یکپارچه شود. برخی از ویژگیهای سیستم DCS یوکوگاوا عبارتند از:
• قابلیت اطمینان و دسترسی بالا
• انعطافپذیری و مقیاسپذیری
• کنترل و بهینهسازی پیشرفته فرآیند
• امنیت سایبری
• پایش و کنترل از راه دور
• مدیریت و تجزیه و تحلیل دادهها
• قابلیت همکاری و استانداردهای باز
سیستمهای DCS یوکوگاوا به طور گسترده در کاربردهای مختلفی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، مواد شیمیایی، برق، آب و داروسازی استفاده میشوند. یوکوگاوا همچنین طیف گستردهای از خدمات مانند مشاوره اتوماسیون، مهندسی و یکپارچهسازی سیستم، و همچنین خدمات آموزش، نگهداری و پشتیبانی را برای تضمین عملکرد روان سیستمهای خود ارائه میدهد.
روند تکاملی سیستمهای DCS یوکوگاوا
یوکوگاوا یک شرکت صنعتی ژاپنی است که فعالیت خود را در سال ۱۹۱۵ با تولید و فروش کنتورهای برق آغاز کرد. یوکوگاوا اولین سیستم کنترل توزیعشده (DCS) خود را با نام CENTUM در سال ۱۹۷۵ معرفی کرد. در دهه ۱۹۸۰، سیستمهای Centum V و Centum-XL به بازار عرضه شدند. در دهه ۱۹۹۰ نیز شاهد معرفی CENTUM CS و CS 3000 بودیم. تولید سری CENTUM CS 3000 در دهه ۲۰۰۰ نیز ادامه یافت؛ این دهه همچنین شاهد معرفی سیستم ایمنی ProSafe-RS SIS بود. در دهه ۲۰۱۰، سیستم CENTUM VP معرفی شد. نسخه فعلی آن، Release 6 است که در سال ۲۰۱۴ عرضه شد.
تاریخچه سیستمهای DCS یوکوگاوا را میتوان به چند مرحله کلیدی تقسیم کرد:
• سیستمهای DCS اولیه (دهه ۱۹۷۰-۱۹۸۰): یوکوگاوا اولین سیستم DCS خود را با نام سیستم CENTUM در دهه ۱۹۷۰ توسعه داد. این یک سیستم اختصاصی بود که از فناوری آنالوگ برای کنترل فرآیندهای بزرگ و پیچیده استفاده میکرد.
• سیستمهای DCS دیجیتال (دهه ۱۹۸۰-۱۹۹۰): یوکوگاوا شروع به توسعه سیستمهای DCS با استفاده از فناوری دیجیتال، مانند سیستمهای CENTUM XL و CENTUM CS کرد. این سیستمها قابلیتهای بهبود یافتهای در کنترل و اتوماسیون فرآیند ارائه میدادند.
• سیستمهای کنترل و ایمنی یکپارچه (دهه ۱۹۹۰-۲۰۰۰): یوکوگاوا یک سیستم کنترل و ایمنی یکپارچه به نام ProSafe-RS توسعه داد. این سیستم قابلیتهای پیشرفتهای در زمینه ایمنی و کنترل برای فرآیندهای حیاتی فراهم میکرد.
• سیستمهای DCS با معماری باز (دهه ۲۰۰۰-تاکنون): یوکوگاوا شروع به توسعه سیستمهای DCS با استفاده از معماری باز، مانند سیستم CENTUM VP کرد. این امر امکان یکپارچهسازی آسان با سایر سیستمها و انعطافپذیری بهبود یافته را فراهم کرد.
• کنترل و بهینهسازی پیشرفته (دهه ۲۰۰۰-تاکنون): یوکوگاوا شروع به ادغام الگوریتمهای کنترل پیشرفته، مانند کنترل پیشبین مدل (MPC) و هوش مصنوعی (AI)، برای بهبود کنترل و بهینهسازی فرآیند کرد.
• امنیت سایبری (حال-آینده): یوکوگاوا بر ادغام اقدامات امنیت سایبری برای محافظت از سیستمهای DCS خود در برابر حملات سایبری تمرکز کرده است.
• جابجایی و دسترسی از راه دور (حال-آینده): یوکوگاوا در حال توسعه برنامههای کاربردی تلفن همراه و فناوریهای مبتنی بر ابر برای فراهم کردن فرصتهای جدید برای پایش و کنترل از راه دور فرآیندها است. با ادامه تکامل فناوری، احتمالاً سیستمهای DCS یوکوگاوا حتی پیچیدهتر خواهند شد و الگوریتمهای کنترل بهبود یافته، و گزینههای اتصال، امنیت و جابجایی بهتری خواهند داشت.
ساختار سیستم Centum VP
خب بیایید نگاهی به معماری کلی سیستم CENTUM VP بیندازیم. یوکوگاوا به رابط انسان و ماشین (HMI)، با عنوان HIS (ایستگاه رابط انسانی) اشاره میکند. یک HIS عمدتا برای عملیات (بهرهبرداری) استفاده میشود، اما ایستگاههای اضافی را نیز میتوان برای مهندسی پیکربندی کرد. ایستگاه کنترل میدانی (FCS) کنترل واقعی فرآیند کارخانه را فراهم میکند. تمام اطلاعات فرآیند روی شبکه کنترلی به نام Vnet/IP قرار میگیرد. تمام دستگاههای CENTUM به شبکه Vnet/IP متصل هستند. در صورت نیاز، یک سیستم ایمنی (SIS) به نام ProSafe-RS نیز نصب و به شبکه Vnet/IP متصل میشود. ایستگاه دروازه یکپارچه (UGS) به عنوان یک رابط عمل میکند و به CENTUM VP اجازه میدهد تا با زیرسیستمهای مبتنی بر شبکه مختلف مانند Modbus RTUها، واحدهای Modbus/TCP، واحدهای EtherNet/IP و موارد دیگر ارتباط برقرار کند.
معماری یک سیستم کنترل توزیعشده (DCS) از یوکوگاوا معمولاً بر اساس یک ساختار توزیعشده و چند سطحی بنا شده است و بطور معمول شامل اجزای زیر است:
• کنترلرها: کنترلرها واحدهای پردازشی هستند که وظایف کنترل و پایش DCS را انجام میدهند. آنها مسئول جمعآوری دادهها از تجهیزات میدانی، پردازش دادهها و تولید سیگنالهای کنترلی هستند.
• شبکه: این بخش، کنترلرها و کامپیوتر مرکزی را به هم متصل میکند و به آنها اجازه میدهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. DCS یوکوگاوا از یک شبکه افزونه و پرسرعت برای اطمینان از ارتباط قابل اعتماد بین کنترلرها و HMI استفاده میکند.
• دستگاههای ورودی/خروجی (I/O): این دستگاهها برای ارتباط با فرآیند استفاده میشوند و شامل حسگرها، عملگرها و سایر دستگاههایی هستند که ورودی را به سیستم ارائه میدهند و خروجی را از سیستم دریافت میکنند. DCS یوکوگاوا از طیف گستردهای از دستگاههای ورودی/خروجی، از جمله ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ و همچنین پروتکلهای ارتباطی Fieldbus پشتیبانی میکند.
• ایستگاههای کاری مهندسی: ایستگاههای کاری مهندسی برای پیکربندی، برنامهنویسی و نگهداری سیستم DCS یوکوگاوا استفاده میشوند. مهندسان در این ایستگاهها بر روی برنامهنویسی و پیکربندی DCS کار میکنند.
ساختار شبکه سیستم DCS یوکوگاوا
جابجایی (سوئیچینگ) در شبکه توسط سوئیچهای لایه انجام میگیرد. برای نمونه، L2SW یک سوئیچ لایه ۲ است. رسانه انتقال Vnet/IP میتواند از نوع فیبر نوری یا کابلهای زوج به هم تابیده بدون محافظ (UTP) باشد. Vnet/IP با سرعت ۱ گیگابیت در ثانیه ارتباط برقرار میکند.
با بررسی دقیقتر حوزه Vnet/IP، دو زیرشبکه جداگانه به نامهای باس ۱ و باس ۲ مشاهده میکنیم. هر یک از این حوزهها قادر به پشتیبانی از ۶۴ ایستگاه هستند. برای برقراری ارتباط بین این دو حوزه، از یک سوئیچ L3SW استفاده میشود.
یک ایستگاه کنترل میدانی (FCS) از بخشهایی مانند منبع تغذیه، کنترلر و ماژولهای ورودی/خروجی (FIO) تشکیل شده است. این ماژولهای ورودی/خروجی شامل انواع آنالوگ، دیجیتال و ارتباطی هستند. برای نمونه، ماژول آنالوگ AAI143، یک ماژول ایزوله با ۱۶ کانال و جریان ۴ تا ۲۰ میلیآمپر است.
واحدهای رابط گره نوری (NIU) میتوانند از طریق ماژولهای ارتباطی موجود در واحد کنترل میدانی (FCU) و بدون نیاز به سوئیچ، به هم متصل شوند. این واحدهای رابط گره، همچنین به ماژولهای ورودی/خروجی که با نام NIO (مخفف ورودی/خروجی شبکه) شناخته میشوند، متصل خواهند شد.
ProSafe-RS یک سیستم ایمنی ابزار دقیق (SIS) است که الزامات سطح ایمنی SIL3 را طبق استاندارد IEC 61508 برآورده میکند.
این رتبهبندی (SIL3) با استفاده از یک کنترلر، یک ورودی و یک ماژول خروجی منفرد به دست آمده است. تمامی قطعات سیستم ProSafe-RS به رنگ نارنجی روشن هستند.
نرمافزار مدیریت منابع کارخانه (PRM) به عنوان بسته نرمافزاری مدیریت دارایی شناخته میشود. PRM امکان بهرهبرداری از قابلیتهای عیبیابی دستگاههای هوشمند، نظیر دستگاههای دارای پروتکلهای ارتباطی HART یا Profibus را فراهم میسازد.
برای سیستم CENTUM VP، یک صفحه کلید USB اختصاصی با ۶۴ عملکرد ارائه شده است.
نرمافزار مهندسی سیستمهای DCS یوکوگاوا
مجموعه نرمافزاری طراحی اتوماسیون، ابزار مهندسی یوکوگاوا محسوب میشود. طراحی و ایجاد تصاویر گرافیکی از واحد صنعتی برای پایانههای HIS اپراتور به سادگی امکانپذیر است.
در اینجا نمونهای از نمای ایستگاه رابط انسانی (HIS) اپراتور نمایش داده شده است. این تصویر، فشار ۰ بار (گیج) را در یک مخزن نشان میدهد. کنترلر سطح LIC501 با مقدار ۰ درصد و در حالت دستی نمایش داده میشود. خروجی این کنترلر، عملکرد شیر XV522 را تعیین میکند.
یک P&ID ساده، کنترلر سطح و شیر XV522 را نشان میدهد.
در ادامه، بخشی از دیاگرام حلقه را آوردهایم که پیکربندی دو سیمه ترانسمیتر سطح LT501 را نشان میدهد. ماژول ورودی آنالوگ FIO از نوع AAI143-H و دارای ۱۶ کانال است.
لیست نرمافزارهای یوکوگاوا
یوکوگاوا یک شرکت جهانی است که طیف گستردهای از محصولات و سیستمهای اتوماسیون و کنترل صنعتی را تولید میکند. برخی از محصولات نرمافزاری آن عبارتند از:
- CENTUM VP: یک سیستم کنترل توزیعشده (DCS) برای کاربردهای کنترل فرآیند در مقیاس بزرگ
- ProSafe-RS: نرمافزار پیکربندی و برنامهنویسی سیستم ابزار دقیق ایمنی (SIS)
- FAST/TOOLS: مجموعهای جامع از ابزارهای نرمافزاری برای پایش و کنترل فرآیندهای صنعتی
- Exaquantum: یک سیستم مدیریت اطلاعات کارخانه (PIMS) برای جمعآوری، ذخیرهسازی و تجزیه و تحلیل دادههای فرآیند
- مدیریت منابع کارخانه (PRM): یک پایگاه داده متمرکز برای مدیریت و نگهداری پیکربندی و مستندات سیستم کنترل
- نرمافزار تست و اندازهگیری یوکوگاوا: نرمافزار برای جمعآوری، تجزیه و تحلیل و کنترل دادهها، و نرمافزار برای تجهیزات تست و اندازهگیری مانند اسیلوسکوپها و مولتیمترها
- نرمافزار مدیریت داده: نرمافزار برای جمعآوری، مدیریت و تجزیه و تحلیل دادهها
- نرمافزار پایش و کنترل از راه دور: نرمافزار برای پایش و کنترل از راه دور فرآیندهای صنعتی
- نرمافزار مدیریت آلارم: نرمافزار برای مدیریت و تجزیه و تحلیل آلارمها در فرآیندهای صنعتی
- نرمافزار مدیریت نگهداری: نرمافزار برای مدیریت و زمانبندی فعالیتهای نگهداری در کارخانههای صنعتی
- نرمافزار امنیت سایبری صنعتی: نرمافزار برای محافظت از سیستمهای کنترل صنعتی در برابر تهدیدات سایبری
- رابط اپراتور: رابط اپراتور وسیلهای است که اپراتورها از طریق آن با DCS تعامل میکنند. این رابط معمولاً شامل یک رابط انسان و ماشین (HMI) یا یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) است که نمای لحظهای از فرآیند را در اختیار اپراتورها قرار میدهد و به آنها اجازه میدهد در صورت لزوم تنظیماتی را در پارامترهای کنترل اعمال کنند.
- پایگاه داده: پایگاه داده، پیکربندی و دادههای فرآیند DCS را ذخیره میکند. این دادهها میتوانند برای اهداف روند تاریخی، گزارشدهی و تجزیه و تحلیل استفاده شوند.
- تجهیزات میدانی: اینها حسگرها، عملگرها و ترانسمیترهایی هستند که در سراسر فرآیند توزیع شدهاند و برای اندازهگیری و کنترل متغیرهای فرآیند استفاده میشوند. تجهیزات میدانی از طریق شبکههای ارتباطی مانند اترنت یا پروتکلهای ارتباط سریال مانند مدباس به سیستم متصل میشوند.
برخی از سیستمهای DCS یوکوگاوا میتوانند به گونهای پیکربندی شوند که با تجهیزات میدانی و پروتکلهای ارتباطی مختلف کار کنند و آنها را سازگارتر و انعطافپذیرتر میسازد.
خرید انواع تجهیزات DCS یوکوگاوا در مارش شاپ
ما در مارش شاپ، مجموعهای جامع از تجهیزات DCS یوکوگاوا را برای پاسخگویی به نیازهای گوناگون صنایع مختلف ارائه میدهیم. این تجهیزات شامل طیف وسیعی از کنترلرها، ماژولهای ورودی/خروجی (I/O)، ایستگاههای اپراتوری (HMI)، سیستمهای ایمنی (SIS)، نرمافزارهای مهندسی و سایر اجزای مرتبط با سیستمهای کنترل توزیعشده یوکوگاوا میباشد. ما با ارائه محصولات اصلی و با کیفیت یوکوگاوا و همچنین ارائه خدمات مشاوره تخصصی، به مشتریان خود کمک میکنیم تا بهترین راهکارها را برای اتوماسیون فرآیندهای صنعتی خود انتخاب و پیادهسازی کنند. برای مشاهده لیست کامل محصولات و کسب اطلاعات بیشتر، میتوانید از صفحات محصولات ما بازدید نمایید.
نام محصول | توضیح | کد محصول | استعلام قیمت |
---|---|---|---|
ایزولاتور خروجی DH0 (سری ورودی/خروجی ولتاژ) | ایزولاتور نصبی روی پایه (nest-mounting) با پشتیبانی DCS - دریافت سیگنالهای ۱ تا ۵ ولت DC از DCS و تبدیل آنها به سیگنالهای ولتاژ DC ایزوله شده | GS 77J05H10-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
دستگاه توزیع کننده سری DA1 | نصب به صورت تابلویی (یا روی پنل)-قابلیت پشتیبانی توسط DCS-قابل استفاده با یک ترانسمیتر دو سیمه-تبدیل سیگنالهای جریان مستقیم (DC) با محدوده ۴ تا ۲۰ میلیآمپر به سیگنالهای جریان یا ولتاژ مستقیم (DC) ایزوله | GS 77J05A01-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
ماژول توزیع و ایزولاسیون سیگنال آنالوگ DA7 | پشتیبانی توسط DCS- قابل استفاده در ترکیب با یک فرستنده دو سیمه - تبدیل سیگنالهای ۴ تا ۲۰ میلیآمپر DC به سیگنالهای ایزوله شده ۴ تا ۲۰ میلیآمپر DC - جلوگیری از ایجاد تداخل و نویز- امکان انتقال دوطرفه سیگنالهای HART | GS 77J05A07-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
ماژول ایزولاتور ولتاژ به جریان DA0 | ایزوله کردن سیگنالهای الکتریکی و تبدیل آنها به فرمتهای استاندارد صنعتی - دریافت سیگنالهای ۱ تا ۵ ولت DC از DCS و تبدیل آنها به سیگنالهای ایزوله شده ۴ تا ۲۰ میلیآمپر DC یا ۱۰ تا ۵۰ میلیآمپر DC | GS 77J05A10-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
ایزولاتور جریان DC مدل DC0 | دریافت سیگنالهای DC با جریان ۴ تا ۲۰ میلیآمپر از سیستم DCS و تبدیل آنها به سیگنالهای جریان DC با ۴ تا ۲۰ میلیآمپر یا ۱۰ تا ۵۰ میلیآمپر | GS 77J05C10-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
ایزولاتور خروجی DC7 (ورودی/خروجی جریان) با قابلیت ارتباطHART | دریافت سیگنالهای DC با جریان ۴ تا ۲۰ میلیآمپر از DCS و تبدیل آنها به سیگنالهای جریان DC با ۴ تا ۲۰ میلیآمپر - امکان انتقال دوطرفه سیگنالهای ارتباطی HART در حالت ایزوله بودن DCS و دستگاههای میدانی | GS 77J05C17-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
محفظه قرارگیری کارت های ورودی / خروجی کنترل DME | جهت نصب ۱۶ واحد کارت یا ماژول می باشد و از نوع اتصال کانکتوری است نه سیم کشی مستقیم - برای اتصال به ماژولهای ورودی/خروجی DCS سری CENTUM یوکوگاوا کاربرد دارد. | GS 77J05Y53-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
مبدل ترموکوپل بدون محدودیت DT5 | سیگنال کاندیشنر (Conditioner) از نوع ذخیرهشده در سیستم DCS - اتصال به یک ترموکوپل استاندارد جهت تبدیل سیگنالهای دما به سیگنالهای جریان DC ایزوله شده یا سیگنالهای ولتاژ DC | GS 77J05T05-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
مبدل الکتروپنوماتیک DF0 یوکوگاوا | قابل نصب بر روی محفظه (nest-mounting) -پشتیبانی از DCS- دریافت سیگنالهای DC با ولتاژ ۱ تا ۵ ولت یا جریان ۴ تا ۲۰ میلیآمپر از DCS و تبدیل آنها به سیگنالهای پنوماتیک | GS 77J05F10-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |
مبدل تاکومتر AC به DC مدل DD1 | دریافت سیگنالهای ولتاژ AC از تاکومترهای الکتریکی (تاکوژنراتورها) و تبدیل آنها به سیگنالهای مختلف جریان DC یا ولتاژ DC | GS 77J05D01-01E | با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید. |