أتمتة العمليات- أنظمة التحكم-4 Process Automation System- Control System
شاشات
التفاعل مع المستخدم Human-Machine Interfaces
HMI:
تعمل
المتحكمات القابلة للبرمجة على استقبال إشارات الدخل التماثلية والرقمية ومعالجتها
وفق خوارزمية البرمجة المخزنة ضمنه ثم تحديث إشارات الخرج حسب البرنامج
المطلوب.
تعجز
المتحكمات القابلة للبرمجة بمفردها عن اظهار قيمة وحالة الإشارات المتصلة معها
سواء رقمية أم تماثلية بشكل سلس وواضح حيث يمكنها فقط الاتصال مع البرنامج التحكمي
ومراقبة خوارزمية التحكم واشارات الدخل والخرج بالزمن الحقيقي وهذا لا يمكن إنجازه
بشكل دائم، لذلك لابد من جهاز يعمل على اظهار حالة الإشارات المرتبطة مع هذا
المتحكم ويعطي القدرة على تغيير بارامترات التحكم وإعطاء رسم توضيحي للعملية
التكنولوجية المتحكم بها، يمكن لهذا الجهاز أن يكون عبارة عن حاسب شخصي يحوي
برنامج يتم من خلاله بناء رسم توضيحي للعملية التكنولوجية ويتصل مع
المتحكم القابل للبرمجة بشكل دائم لبيان حالة الإشارات بالزمن الحقيقي أو يمكن أن
تكون شاشة خاصة بالإظهار تتصل بشكل مستمر مع المتحكم.
يمكن
لشاشة المستخدم أن تكون بأشكال وأحجام مختلفة تبعاً للتطبيق المطلوب، ويمكن لبعضها
أن يكون مصمم لأغراض خاصة مثل بعض الشاشات الصناعية المستخدمة في المعامل.
تعمل
الشاشات على محاكاة العملية التكنولوجية قدر الإمكان وتحصيل وحفظ هذه القيم ضمنها
واستدعائها عند الحاجة. تختلف طرق اتصال الشاشة مع المتحكم تبعا لنوع المتحكم ونوع
الشاشة وبروتوكول الاتصال المشترك الذي يدعمه كليهما.
هيكلية
أنظمة التحكم Control System Architecture:
تتراوح
بنية نظام التحكم من التحكم المحلي البسيط إلى أنظمة التحكم الموزعة الواسعة، حيث
تحدد معايير الموثوقية لأنظمة التحكم الخاصة بالمنشآت الصناعية وحجمها شكل نظام
التحكم المراد تطبيقه تطبيق بدءا من أنظمة التحكم الموزعة أو وحدات التحكم
المنطقية القابلة للبرمجة.
نظام
التحكم المحلي Local Control System Architecture:
الشكل التالي يبين هيكلية نظام التحكم المحلي حيث يرتبط المتحكم بشكل مباشر مع وحدات الدخل والخرج التي ترتبط بها الحساسات والمشغلات وتكون بالقرب من العملية التكنولوجية المراد التحكم بها، يرتبط أيضاً مع المتحكم شاشة مراقبة وتحكم تكون اما بالقرب من المتحكم ضمن الحقل أو تكون بعيدة عن لوحة التحكم ضمن غرفة التحكم والتشغيل، ما يميز هذا النمط من التحكم البساطة وسهولة التحكم والصيانة.
تعمل
شاشة المراقبة والتحكم الخاصة بالمشغل على قراءة إشارات الدخل وتحديد قيم الضبط
المطلوبة ومراقبة حالة الخرج، كما تعمل على بدء وانهاء عملية التحكم من خلال أوامر
التشغيل التي تربطها مع المتحكم. توفر شاشات المراقبة الحالية إمكانية قراءة
وتحديد الإنذارات ضمن نظام التحكم، لكن ذلك لا يغني عن النزول والتجول ضمن المنشأة
لمراقبة حالة التجهيزات والمشغلات والاستجابة للحالات الطارئة التي تحدث.
ترتبط
الحساسات والمشغلات مع وحدات الدخل والخرج الخاصة بالمتحكم المحلي بشكل مباشر Hard
Wired حيث يتم وصل كل حساس الى المدخل المناسب
والمعلوم عنوانه مسبقاً وكذلك إشارات وأوامر الخرج يتم وصلها بشكل مباشر من وحدة
الخرج الى المشغل مباشرة. أما بالنسبة لوحدة وشاشة المراقبة فيتم وصلها مع المتحكم
عن طريق أحد البروتوكولات الصناعية.
وحدات
الدخل والخرج الطرفية Remote IO:
تملك
بعض المتحكمات القابلة للبرمجة إمكانية الاتصال عن بعد مع وحدات الدخل والخرجRIO
Remote IOوتسمى
أحياناً ب Distributed IO
أو BusCoupler وهذا يسمح بإمكانية زيادة
أعداد المداخل والمخارج الى حد كبير لا تسمحه الأنواع الأخرى من المتحكمات إضافة
لتجاوز محدودية عدد موديولات الدخل والخرج ضمن الرك RACKالواحد وعدم
الالتزام بالحيز المكاني لتموضع موديولات الدخل والخرج.
يتم
الربط بين وحدة التحكم المركزية مع وحدات الدخل والخرج الطرفية من خلال موديول
اتصال Profibus، Profinet، AS-I،
IO-LINK، BACnet،
Modbus
TCP،Foundation
Fieldbus أو
أحد البروتوكولات الصناعية الأخرى، من أشهر هذه الموديلات هو ET200 الخاصة بشركة سيمينز والتي تربط الوحدات الطرفية بالمعالج المركزي
من خلال أحد البروتوكولات الصناعية وأهمها حديثاً Profinet
أو Profibus.
يمكن
للمتحكم أن يدعم الاتصال مع وحدات الدخل والخرج الطرفية من خلال أكثر من بروتوكول،
المثال التالي يبين المتحكم الخاص بشركة سيمنز S7-1500 الذي يدعم إمكانية الاتصال مع وحدات الدخل والخرج الطرفية من خلال
بروتوكول Profibus
وبروتوكول Profint
ولكل منهما شبكة الربط الخاصة. الشبكة الأولى تستخدم بروتوكول Profinet يتم فيها ربط المتحكم المركزي S7-1500 و موديولات الدخل والخرج الموزعة ET200
PN بأشكالها المختلفة وشاشة المراقبة ومحطة المهندسين وجهاز قيادة
المحركات ترتبط جميعها بشبكة ايثرنت ولكل جهاز منها عنوان IP مختلف. الشبكة الثانية تستخدم بروتوكول Profibus
DP تربط المتحكم المركزي مع موديول الدخل
والخرج الوحيد ET200 DP
بشبكة أخرى مستقلة.
تملك
بعض وحدات الدخل والخرج الطرفية Distributed IO خاصية الاتصال التكراري المضاعف Redundant مع المتحكم، حيث تتصل هذه الطرفية مع المتحكم من خلال شبكتين
منفصلتين كل شبكة تتصل مع متحكم منفصل (أحدهما فعال Active والآخر احتياطي Standby) من أجل زيادة الموثوقية والأمان، الشكل التالي يبين اتصال
موديولات الدخل والخرج المضاعفة مع المتحكمات المضاعفة.
هناك
ميزة أساسية لاستخدام وحدات الدخل والخرج الطرفية وهي عدم الالتزام والحصر
باستخدام موديولات الدخل والخرج من نفس الشركة المصنعة للمتحكمات على خلاف وحدات الدخل والخرج المحلية
التي ترتبط مباشرة بالمتحكم، وبالتالي يمكن استخدام متحكم من شركة سيمنز Siemens أو أومرون Omron مثلاً تتصل مع موديولات دخل وخرج أخرى من شركة Phoenix
Contact أو شركة واغو Wago على سبيل المثال لا الحصر.
تعليقات
إرسال تعليق