در اتوماسیون صنعتی سیستمهای کنترل از اساسیترین اجزای صنعت هستند که بسیار ایفای نقش میکنند. سیستمهای کنترل متفاوتی در صنعت وجود دارد که تفاوت آنها از نظر عملکرد برای پروژههای مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. PLC و DCS دو نمونه از سیستمهای کنترل در برق هستند که در کاربردهای گوناگونی بکار برده میشوند. در این مقاله قصد داریم که به وضوح درک کنیم تفاوت PLC و DCS در اتوماسیون صنعتی چیست و هر کدام برای چه پروژهای مناسب است.
در ادامه با مجله لاجیک صنعت همراه باشید.
PLC چیست؟
به طور کلی PLC یک نوع کامپیوتر کوچک است که میتواند دادهها را از طریق ورودیهای خود دریافت و دستورالعملهای عملیاتی را از طریق خروجیهای خود ارسال کند. وظیفه این سیستم، کنترل عملکردهای یک سیستم با استفاده از منطق داخلی برنامهریزی شده در آن است.
پنج زبان محبوب برنامه نویسی PLC، زبانهای منطق نردبانی (Ladder Logic)، متن ساختاریافته (Structured Text)، نمودار بلوک توابع (Function Block Diagram)، (نمودار توابع متوالی Sequential Function Chart) و نمودار بلوک توابع (Function Block Diagram) هستند که این زبانهای برنامه نویسی در اکثر پلتفرمها یافت میشود. اگر علاقهمند هستید که اطلاعات بیشتری راجع به برنامه نویسی پی ال سی و زبانهای برنامه نویسی پی ال سی بدانید، به مقاله معرفی زبان برنامه نویسی PLC دلتا به زبان ساده مراجعه کنید.
مطلب مرتبط: Plc چیست و چه کاربردهایی در اتوماسیون صنعتی دارد؟
کاربردهای PLC
PLCها در کاربردهای مختلفی در صنایعی مانند صنعت فولاد، صنعت خودروسازی، صنایع شیمیایی و بخش انرژی مورد استفاده قرار میگیرند. با پیشرفت فناوری، کاربرد PLCها به طور چشمگیری گسترش یافت.
این کنترلکننده قابل برنامهریزی، رایانهای صنعتی است که برای کنترل فرآیندهای تولید، مانند خطوط مونتاژ، ماشینها، دستگاههای روباتیک یا هر فعالیتی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا، تشخیص خطای فرآیند و سهولت برنامهنویسی دارد، سازگار شده است.
تفاوت اصلی پی ال سی ها با اکثر دستگاههای محاسباتی دیگر این است که PLCها برای شرایط کار در محیطهای صنعتی و شرایط سخت طراحی شدهاند؛ در حالی که ورودی و خروجی گستردهای برای اتصال PLC به حسگرها و محرکها ارائه میدهند.
DCS چیست؟
DCS مخفف Distribution Control System به معنی سیستم کنترل توزیع است. این پلتفرم برای کنترل و عملیات خودکار یک کارخانه یا فرآیند صنعتی است. به تعریفی بهتر، سیستم کنترل توزیع (DCS) یک دستگاه کامپیوتری است که فرآیندهای فیزیکی را نظارت و کنترل میکند. یک DCS از شبکهای از حسگرها برای جمعآوری دادهها در مورد وضعیت ماشینها مانند دما یا فشار استفاده میکند. از این اطلاعات برای تعیین مقدار مواد مورد نیاز هر دستگاه در زمان مشخص استفاده میشود. این سیستم با بهبود بخشیدین به نحوه کنترل فرایند، بهرهوری را به حداکثر میرساند.
کاربردهای DCS
سیستمهای کنترل توزیع شده (DCS) به طور گسترده در صنایع مختلف برای نظارت و کنترل فرآیندهای پیچیده استفاده میشود. آنها یک راهحل انعطافپذیر و مقیاسپذیر برای مدیریت عملیات در مقیاس بزرگ ارائه میدهند. برخی از کاربردهای کلیدی DCS شامل صنایع فرآیندی، تولید برق و… میشود.
در صنایع فرایندی اغلب کنترل دقیق متغیرهای فرآیند مانند دما، فشار و جریان مهم هستند.
در تولید برق هم از این سیستمها برای مدیریت و بهینهسازی عملکرد نیروگاهها از جمله سوختهای فسیلی، هستهای و منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده میشود. DCS تضمین میکند که تولید برق ایمن و کارآمد باشد و در عین حال اثرات زیست محیطی و هزینههای عملیاتی را به حداقل میرساند.
تفاوت PLC و DCS
PLCها و DCSها هر دو کنترل کنندههای قابل برنامهریزی صنعتی هستند که از جهات مختلفی با هم تفاوت دارند. در ادامه هر دو سیستم را از نظر معماری، مدیریت، مقیاسپذیری، برنامهنویسی و یکپارچگی سیستم بررسی خواهیم کرد:
1- معماری:
PLCها برای کنترل ماشینها یا فرآیندهای جداگانه طراحی شدهاند. آنها بر اساس یک معماری مدولار ساخته شدهاند که به آنها اجازه میدهد تا به راحتی گسترش یابند و مجدداً پیکربندی شوند. PLCها دارای معماری متمرکزی هستند که برای کنترل همه ماژولهای ورودی و خروجی بر یک واحد پردازش تکیه دارد. در مقابل، DCS دارای یک معماری توزیع شده است که متشکل از واحدهای پردازشی متعدد متصل به دستگاه های میدانی مختلف است.
2- مدیریت:
PLCها برای کنترل سیگنالهای ورودی/خروجی گسسته مانند روشن/خاموش، زیاد/کم، درست/نادرست و غیره طراحی شدهاند. آنها برای کنترل فرآیندهای گسسته، مانند تسمه نقاله، خطوط مونتاژ و ماشینهای بستهبندی ایدهآل هستند. از سوی دیگر، DCS برای کنترل سیگنالهای ورودی/خروجی آنالوگ مانند دما، فشار، سرعت جریان و غیره طراحی شده است. DCS برای کنترل فرآیندهای پیوسته مانند کارخانههای شیمیایی، پالایشگاهها و نیروگاهها ایدهآل است.
3- مقیاس پذیری:
PLCها بسیار مقیاسپذیر هستند و میتوانند به راحتی گسترش یا پیکربندی شوند تا نیازهای فرآیند در حال تغییر را برآورده کنند. با این حال، آنها در ظرفیت خود محدود هستند و نمیتوانند سیستمهای اتوماسیون در مقیاس بزرگ را مدیریت کنند. از سوی دیگر، DCS برای مدیریت سیستمهای اتوماسیون در مقیاس بزرگ طراحی شده است. آنها بسیار مقیاسپذیر هستند و به راحتی میتوان آنها را با تغییر الزامات فرآیند گسترش داد.
4- برنامه نویسی:
PLCها با استفاده از منطق لدر (Ladder Logic) یا نمودارهای بلوک تابع، که زبانهای برنامهنویسی گرافیکی هستند، برنامهریزی میشوند. برنامهنویسی نسبتاً ساده و دنبال کردن منطق آن آسان است. از سوی دیگر، DCS با استفاده از زبانهای برنامهنویسی پیچیدهتر مانند متن ساختاریافته، نمودارهای تابع متوالی و نمودارهای بلوک تابع برنامهریزی میشود. برنامه نویسی پیچیدهتر است و دنبال کردن منطق به این راحتی نیست.
5- یکپارچه سازی سیستم:
PLCها معمولاً به عنوان سیستمهای مستقل استفاده میشوند و برای ادغام با سایر سیستمها مناسب نیستند. از سوی دیگر، DCS برای یکپارچه سازی سیستم طراحی شده است و میتواند به راحتی با سیستمهای دیگر مانند سیستمهای کنترل نظارت و جمع آوری دادهها (SCADA)، سیستمهای برنامهریزی منابع سازمانی (ERP) و سیستمهای مدیریت تعمیر و نگهداری، یکپارچه شود.
مزایا و معایب PLC و DCS
برای آگاهی بهتر از اینکه تفاوت PLC و DCS چیست باید مزایا و معایب هر دو را مورد بررسی قرار داد. در ادامه ابتدا مزایا و معایب PLC و پس از آن مزایا و معایب DCS را اشاره خواهیم کرد.
مزایا PLC:
- قابلیت اطمینان، انعطافپذیری و افزایش دقت سیستم اتوماسیون
- توانایی برقراری ارتباط و اتصال آسان با کامپیوتر
- اندازه آن کوچکتر و فضای اشغالی کمتر
- پاسخ سریع به سیستم
معایب PLC:
- قابلیت کارکردن فقط با یک برنامه در یک زمان
- شروع به کار خودکار هنگام بازیابی برق و آسیب به سیستم
- قدرت پردازش محدود
مزایا DCS:
- امکان نظارت و دسترسی از راه دور
- بهبود جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادهها
- قابلیت ادغام با سیستمهای دیگر برای کنترل بهتر
- تعمیر و نگهداری آسان و مقرون به صرفه
معایب DCS:
- هزینه اولیه بالا خرید، نصب و نگهداری
- وابستگی به نرمافزار و سختافزار
- سازگاری و مقیاسپذیری محدود
- دشواری درک و کارکرد به علت پیچیدگی سیستمها
انتخاب میان PLC و DCS برای یک پروژه
تمایز واضحی در مورد استقرار PLC یا DCS وجود دارد و به کاربرد، زمان پاسخگویی، عملکرد، ایمنی و نوع کنترل مورد نظر بستگی دارد. PLC یک انتخاب برای کنترل ماشین و اتوماسیون است که زمان پاسخ قطعی و با سرعت بالا را میخواهد، در حالی که یک DCS انتخابی برای اتوماسیون کارخانه، جمعآوری دادهها، تجزیه و تحلیل، گزارش یا کنترل فرآیند کارخانه و زیرساختهای حیاتی است. همچنین، سیستمهای DCS صرفه جویی زیادی در زمان میکنند و به طور کلی برای سیستمهای اتوماسیون ساختمان عالی هستند. شما میتوانید در عرض چند دقیقه با یک DCS ،کاری را انجام دهید که در یک سیستم PLC ساعتها یا روزها طول میکشد و هزینه آن حتی نزدیک به هم نیست.
جمع بندی
تمایز اولیه بین PLC و DCS در تمرکز کاربرد آنها نهفته است. در حالی که هر دو PLC و DCS برای کنترل فرآیندهای صنعتی استفاده میشوند، تفاوتهای قابل توجهی دارند. PLCها برای کاربردهای کنترل صنعتی سادهتر و در مقیاس کوچکتر طراحی شدهاند و معمولاً ارزانتر از DCS هستند. از سوی دیگر، DCS برای کاربردهای کنترل صنعتی پیچیدهتر و در مقیاس بزرگتر طراحی شده است و معمولاً گرانتر از PLCها است. در نتیجه انتخاب بین PLC و DCS به کاربرد خاص و الزامات فرآیند بستگی دارد.
:References
1-Distribution Control System (DCS)
2- What is Distributed Control System (DCS)?
3- Difference between PLC and DCS: Decoding the Automation Divide
4- Important Differences between PLC and DCS
5- Advantages and Disadvantages of DCS
6- PLC Vs. DCS – How to choose the right option for your operation
