سیستم کنترل DCS یوکوگاوا

سیستم کنترل DCS یوکوگاوا (Distributed Control System) با نام Centum، یکی از پیشرفته‌ترین و قدیمی‌ترین سیستم‌های کنترل توزیع‌شده در دنیاست که از سال ۱۹۷۵ توسط شرکت ژاپنی Yokogawa معرفی شد.

این سیستم به اپراتورها امکان می‌دهد به‌جای کنترل‌های قدیمی و متمرکز، فرآیندهای صنعتی را به‌صورت یکپارچه، ایمن و غیرمتمرکز مدیریت کنند.

اولین نسل: تولد Centum (۱۹۷۵)

• معرفی اولین DCS تجاری جهان توسط Yokogawa که کنترل فرآیندها در آن به صورت غیرمتمرکز و توزیع‌شده است.
• جایگزینی سیستم‌های آنالوگ و متمرکز
• کاهش سیم‌کشی و وابستگی به یک کنترلر مرکزی و افزایش کارایی

تصویری از اولین سیستم DCS

تکامل در دهه ۸۰

• عرضه Centum V و Centum XL
• با شعار «دو برابر کارایی، نصف فضا، نصف نفرساعت مهندسی و دو برابر بازدهی کل سرمایه‌گذاری»

تکامل در دهه ۹۰

• معرفی Centum CS و CS 3000
• برای یکپارچه‌سازی بیشتر و افزایش قابلیت اطمینان سیستم
• CENTUM CS 3000 در سال 1998 به عنوان یک سیستم اصلی برای تحقق مفهوم تجاری “راهکارهای فناوری سازمانی” (Enterprise Technology Solutions)

ورود به قرن ۲۱

• معرفی سیستم ایمنی ProSafe-RS SIS و ادغام کامل با DCS
• عرضه Centum VP در سال ۲۰۱۰ به‌عنوان هشتمین نسل سیستم‌های کنترل یوکوگاوا با رابط کاربری مدرن، قابلیت پردازش سریع‌تر اطلاعات، معماری مقاوم در برابر خطا و ایستگاه‌های کنترل قدرتمندتر

 

CENTUM VP هشتمین نسل از سیستم‌های DCS یوکوگاواست که بر پایه سه اصل قابلیت اطمینان Pair & Spare، سازگاری با نسخه‌های قبلی و یکپارچه‌سازی کامل توسعه یافته است.

این سیستم با معماری توزیع‌شده Vnet/IP، ارتقاء آسان و پایداری بالا را تضمین کرده و محیطی فراهم می‌کند که اپراتورها از طریق یک مرکز کنترل مرکزی با دیدی جامع، تصمیم‌های سریع و دقیق برای مدیریت کارخانه اتخاذ کنند.

معماری CENTUM VP

VP دارای یک معماری ساده و مشترک است که از سه جزء اصلی تشکیل شده است:

1. ایستگاه‌های رابط انسانی (HIS) که همان رابط کاربری انسان و ماشین هستند.
2. ایستگاه‌های کنترل میدانی (FCS) که کنترل‌کننده‌های اصلی سیستم هستند.
3. شبکه کنترل (Vnet/IP) که این اجزا را به یکدیگر متصل می‌کند.

این سه جزء اساسی، امکان پشتیبانی از تأسیسات کوچک تا بسیار بزرگ و پیچیده را با حداکثر یک میلیون تجهیز فراهم می‌کنند.

مفهوم طراحی سیستم CENTUM VP

مفهوم طراحی: حفظ حداکثر دسترس‌پذیری (availability) عملیاتی کارخانه.

برخلاف سیستم‌های معمول کلاینت-سرور، در CENTUM VP هر کنترل‌کننده (FCS) به‌صورت مستقل عمل می‌کند؛ تمام داده‌ها و منطق کنترلی در خود کنترلر ذخیره می‌شود و خرابی HIS تنها نمایش اطلاعات را مختل می‌کند، نه کل فرآیند را.

طراحی FCS بر پایه سه اصل جلوگیری از خرابی، تحمل خطا و بازیابی سریع انجام شده که نتیجه‌اش قابلیت اطمینان بسیار بالاتر و کاهش چشمگیر هزینه‌های مالکیت (TCO) نسبت به سرورهای سنتی است.

Human Interface Station (HIS)

رابط کاربری اپراتورها برای نظارت و کنترل (یک کامپیوتر مبتنی بر ویندوز است که نرم‌افزارها روی آن نصب می شود)

Engineering Station (ENG)

ایستگاه طراحی و پیکربندی با نرم‌افزار AD Suite

Field Control Station (FCS)

ایستگاه کنترل میدانی قلب سیستم؛ اجرای توابع کنترلی و محاسبات مربوط به فرآیند. این ایستگاه، داده‌ها را از ورودی‌های میدانی (سنسورها و ابزار دقیق) دریافت کرده، منطق کنترلی تعریف‌شده را روی آن‌ها اعمال می‌کند و سپس سیگنال‌های کنترلی را برای فعال‌سازی خروجی‌ها (مانند شیرها، پمپ‌ها و موتورها) ارسال می‌کند.

ویژگی‌های کلیدی FCS

• عملکرد مستقل: تمام داده‌ها و منطق کنترل در خود کنترلر ذخیره می‌شود و نیازی به سرور مرکزی ندارد.
• قابلیت اطمینان بالا:
  • جلوگیری از خرابی
  • ادامه کار حتی در صورت بروز خطا
  • بازیابی سریع پس از مشکل

این بخش از سیستم DCS یوکوگاوا از اجزا و ماژول های متنوعی تشکیل شده که در مقاله ای مجزا به آن خواهیم پرداخت.

Generic Subsystem Gateway (GSGW)

از طریق پروتکل OPC با زیرسیستم‌ها ارتباط برقرار کرده و امکان نظارت و کنترل آن‌ها را از طریق HIS فراهم می‌کند.

System Integration OPC Station (SIOS)

یک ایستگاه برای یکپارچه‌سازی CENTUM VP با سیستم‌های کنترل فرآیند (PCS) ساخته شده توسط شرکت‌های ثالث است.

Unified Gateway Station (UGS/UGS2)

ایستگاهی است که برای یکپارچه‌سازی CENTUM VP با کنترل‌کننده‌های زیرسیستم مانند STARDOM یا PLC‌های سایر تولیدکنندگان استفاده می‌شود.

Advanced Process Control Station (APCS)

برای انجام توابع کنترل پیشرفته و بهینه‌سازی فرآیندها استفاده می‌شود.

Bus Converter (BCV) و Vnet Router (AVR)

این دو برای اتصال CENTUM VP به سیستم‌های قدیمی‌تر CENTUM یا شبکه‌های کنترل دیگر به کار می‌روند.

Wide Area Communication Router (WAC Router)

برای اتصال دو شبکه Vnet/IP از طریق شبکه‌های گسترده (WAN) و امکان نظارت از راه دور استفاده می‌شود.

Layer 2/3 Switch (L2SW/L3SW)

برای مسیریابی و مدیریت ارتباطات در شبکه Vnet/IP به کار می‌روند.

شبکه‌های دیجیتال میدانی

CENTUM VP از طیف گسترده‌ای از پروتکل‌های ارتباطی مانند Foundation fieldbus، HART، PROFIBUS و غیره پشتیبانی می‌کند.

ProSafe-RS SIS

سیستم ایمنی یکپارچه با DCS، با استاندارد TÜV SIL3، شامل Safety Control Station (SCS) و Safety Engineering Station (SENG)

مزایای کلیدی این سیستم کنترل برای بخش های مختلف یک کارخانه یا پالایشگاه شامل موارد زیر است:

اپراتورها و بهره‌برداران

• عملیات ایمن و یکپارچه با یک رابط کاربری جامع که کنترل، ایمنی و مدیریت دارایی را ترکیب می‌کند.
• جلوگیری از انباشت اطلاعات غیرضروری و تمرکز بیشتر بر وظایف حیاتی.
• بهینه‌سازی مداوم عملیات با ارائه توصیه‌های لحظه‌ای و متناسب با شرایط.

مهندسی

• طراحی منعطف با استفاده از محیط مهندسی AD Suite (نسل R6).
• امکان توسعه و تغییر برنامه‌های کنترلی مستقل از سخت‌افزار.
• انعطاف‌پذیری بالا حتی پس از طراحی، برای تغییرات ورودی/خروجی.

کنترل‌کننده‌ها (FCS)

• طراحی‌شده برای قابلیت اطمینان بسیار بالا.
• ادامه کارکرد حتی در شرایط خرابی و بازیابی سریع از خطاها.
• تضمین عملکرد پایدار و طولانی‌مدت کارخانه.

مدیریت تولید

• چرخه سریع‌تر برنامه‌ریزی، اجرا، بررسی و اقدام با استانداردهای S95 و B2MML.
• ادغام امن با MES و سایر سیستم‌های سازمانی.
• تبادل اطلاعات ایمن و مبتنی بر استاندارد با امنیت داخلی شبکه کنترلی.

نگهداری و تعمیرات

• تکامل مداوم سیستم با رویکرد Evergreen و ارتقاء آنلاین بدون توقف.
• بدون هیچ Single Point of Failure، تضمین بالاترین سطح قابلیت اطمینان.
• حفاظت از سرمایه‌گذاری بلندمدت با سازگاری بیش از ۴۰ ساله با نسخه‌های قبلی.

پروژه‌ها

• اجرای سریع‌تر با ریسک کمتر.
• یک راه‌حل یکپارچه برای DCS، SIS، PIMS، RTU، اسکادا و کنترل‌کننده‌های توربین.
• حذف پیچیدگی و ریسک ناشی از یکپارچه‌سازی چندین سیستم از فروشندگان مختلف.

طرح زیر یک پیکربندی کلی از سیستم CENTUM VP را نشان می‌دهد که سیستم‌های قبلی CENTUM، سیستم ابزار دقیق ایمنی ProSafe-RS، و دیگر زیرسیستم‌ها را یکپارچه می‌سازد.

یکی از پرتقاضاترین دوره‌ها در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه‌ها، آموزش DCS یوکوگاوا است. در این آموزش‌ها مباحثی مثل:

• کار با نرم‌افزار Centum VP
• طراحی و پیکربندی ایستگاه‌ها
• مانیتورینگ و نگهداری سیستم
• آشنایی با پروتکل‌های ارتباطی

تدریس می‌شود. یادگیری این مهارت، فرصت‌های شغلی ارزشمندی در حوزه اتوماسیون صنعتی ایجاد می‌کند

• بیش از ۴۰ سال سابقه و نوآوری
• سازگاری با نسخه‌های قبلی و ارتقاء بدون توقف
• قابلیت اطمینان بسیار بالا و حذف نقاط بحرانی خرابی
• معماری منعطف برای پروژه‌های کوچک و بزرگ

سیستم کنترل DCS یوکوگاوا تنها یک ابزار نیست؛ بلکه هسته اصلی بهره‌وری، ایمنی و آینده صنایع است. اگر به دنبال یادگیری یا پیاده‌سازی این سیستم هستید، همین امروز می‌توانید برای مشاوره، آموزش و خرید تجهیزات با تیم فرتاک ایمن ویژن با شماره 02188800719 در ارتباط باشید.

1. سیستم کنترل DCS یوکوگاوا چیست؟

DCS یوکوگاوا (Distributed Control System) با نام Centum، یک سیستم کنترل توزیع‌شده پیشرفته است که فرآیندهای صنعتی را به‌صورت غیرمتمرکز، ایمن و یکپارچه مدیریت می‌کند.

2. نسل هشتم CENTUM VP چه ویژگی‌هایی دارد؟

CENTUM VP با معماری توزیع‌شده Vnet/IP، قابلیت اطمینان بالا، سازگاری با نسخه‌های قبلی و یکپارچه‌سازی کامل را ارائه می‌دهد و اپراتورها می‌توانند تصمیم‌های سریع و دقیق اتخاذ کنند.

3. نقش Field Control Station (FCS) در سیستم چیست؟

FCS کنترل‌کننده‌های میدانی هستند که به‌صورت مستقل عمل می‌کنند، تمام داده‌ها و منطق کنترلی را نگه می‌دارند و حتی در صورت خرابی HIS، فرآیند ادامه می‌یابد.

4. Human Interface Station (HIS) چه کاری انجام می‌دهد؟

HIS رابط کاربری اپراتورها است که امکان نظارت، کنترل و مشاهده داده‌های فرآیندی را فراهم می‌کند و به‌عنوان صفحه نمایشگر عمل می‌کند.

5. مزایای کلیدی سیستم DCS یوکوگاوا برای کارخانه‌ها چیست؟

این سیستم امکان عملیات ایمن و یکپارچه، طراحی منعطف، کنترل پایدار، مدیریت تولید سریع‌تر، نگهداری آسان و اجرای پروژه‌های کم‌ریسک را فراهم می‌کند.

6. CENTUM VP با چه زیرسیستم‌هایی یکپارچه می‌شود؟

این سیستم می‌تواند با ProSafe-RS SIS، سیستم‌های قدیمی CENTUM، RTU، اسکادا و دیگر زیرسیستم‌ها از یک منبع واحد یکپارچه شود.