PCS7 چیست؟ (صفر تا صد)، سیستم DCS محبوب زیمنس

با توجه به پیچیدگی رو به رشد ماشین‌ها، تجهیزات و واحدهای صنعتی و با در نظر گرفتن هزینه‌های فزاینده، مهندسی کارآمد یک معیار کلیدی برای موفقیت در صنعت و بخش تولید است.

به جرات می‌توان گفت در مقایسه با سایر سیستم‌های کنترلی، سیستم کنترل فرآیندی زیمنس با نام SIMATIC PCS 7 به لطف معماری بسیار مناسب و ابزارهای متنوع، برنده این بازار است. سیستمی که با ورودش به بازار توانست حتی یک جایگاه شغلی انحصاری با نام “مهندس PCS7” در دنیا ایجاد کند.

PCS مخفف Process Control Automation به معنی سیستم کنترل فرآیندها است که یک نوع سیستم DCS است. این سیستم محصول کمپانی شناخته شده Siemens است.

چرا باید از PCS 7 استفاده کرد؟

المانهای کلیدی PCS 7 به گونه‌ای است که صنایع بزرگتر یا خطوط تولید پیچیده‌تر، بهتر می‌توانند از آن بهره ببرند. این موضوع به دلیل مجموعه ابزارهایی است که به عنوان مکمل فرآیندهای صنعتی در PCS7 دردسترس است.

البته این به آن مفهوم نیست که صنایع و خطوط تولید با پیچیدگی کمتر نمی‌توانند از این سیستم استفاده کنند.

اما بهتر است در مورد این ابزارها و قابلیتهای جالب PCS-7 کمی بیشتر بدانید:

• کتابخانه‌های استاندارد که توسط تامین کننده نگهداری می‌شود (به همین منظور پشتیبانی مناسب برای کاربران نیز تضمین می‌شود)
• ایمنی و کنترل فرآیند پایه‌ای در تنها یک PLC (بیانگر مفهوم ICSS مخفف Integrated control and safety systems)
• لایه اتوماسیون مقیاس پذیر (شما میتوانید یک یا چندین ستاپ کامپیوتر تهیه کنید)
• افزونگی (Redundancy) در تمام سطوح (در نظر گرفتن PLC و سیستمهای کامپیوتری اضافی باعث می‌‍شود تا حفاظت در برابر عیب و نقص‌های احتمالی وجود داشته باشد)
• آپشن‌های استاندارد برای کنترل روتینگ، کنترل دسته‌ای، PLCهای ریموت و پروتکل‌های ارتباطی ویژه
• ایجاد خودکار شی‌های گرافیکی بعد از پروگرام شدن PLC
• المانهای گرافیکی و تصویرسازی استاندارد و متعدد همراه با مستندات

کاربردهای PCS7

PCS 7 به شکل گسترده در صنایعی استفاده می‌شود که فرآیندها در آن از اهمیت بالایی برخوردار است. به طور مثال از نمونه کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صنایع غذایی و نوشیدنی (برای کنترل کل فرآیندها و نه تک به تک تجهیزات)
• نفت و گاز (و نیروگاههای مقیاس کوچک و متوسط)
• صنایع شیمیایی
• صنعت آب و فاضلاب
• صنایع دارویی
• صنایع بیولوژیکی
• بخش معدن و مواد معدنی
• صنعت کاغذ

نوآوری‌های سخت‌افزاری زیمنس در PCS 7

PCS 7 یک سیستم اتوماسیون صنعتی است که بر پایه سخت‌افزارهای سری Step-7 زیمنس طراحی و ساخته شده است. با این حال زیمنس نوآوری‌های سخت‌افزاری جالبی برای این سیستم انجام داده که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌کنیم.

کنترل کننده و CPU سیماتیک PCS 7 مدل 410

این کنترل کننده به صورت انحصاری برای محصول PCS 7 زیمنس طراحی و ساخته شده است. این محصول می‌‌تواند به شکل انعطاف‌پذیری حتی در شرایط سخت به کار گرفته شود.

سیستم و ماژول I/O توزیع شده سیماتیک ET 200SP HA

در هر سیستم و راهکار صنعتی، فضا یک المان حساس و مهم است. راهکاری که زیمنس برای مدیریت بهینه I/Oها در PCS7 پیشنهاد می‌دهد، سخت افزار مدل ET 200SP HA است که نسبت به رقبای خود، به شکل جمع و جور و به شکل ماژولار طراحی و ساخته شده است.

واحد میدانی کامپکت سیماتیک (CFU)

ادغام تجهیزات میدانی دیگر یک فرآیند زمان‌بر نیست. این سخت‌افزار که با نام مخفف CFU نیز شناخته می‌شود، این کار را آسانتر از همیشه می‌کند. این نوآوری سخت‌افزاری فشرده، دستگاههای میدانی متصل را به طور خودکار راه‌اندازی کرده و آنها را در سیستم کنترل فرآیند ادغام می‌کند.

محصول یکپارچه زیمنس، سیستم کنترلی PCS 7 در یک باکس!

اگر می‌خواهید قابلیتهای این سیستم کم‌نظیر زیمنس را به صورت عملی و در مقیاس‌های کوچک بررسی کنید، باکس PCS7 زیمنس بهترین انتخاب است.

این باکس، یک محصول نسبتاً ارزان قیمت سیماتیک PCS 7 است که عملکرد آنرا برای اتوماسیون، بهره‌برداری، نظارت و مهندسی در یک سیستم کامپیوتری فشرده ترکیب می‌کند.

مزایای استفاده از PCS 7

زیمنس در PCS7 خود، یک راهکار برای همه نیازمندی‌های تولید که شامل فرایندهای پیوسته و دسته‌ای ارائه می‌دهد.

یکی از مزایای این سیستم DCS زیمنس، توانایی مدیریت و اجرای تعداد زیاد IO توزیع شده است. می‌توان گفت از بین تمامی فروشندگان و تولیدکنندگان سیستمهای اتوماسیون، محصولات Siemens دارای بیشترین تنوع کارتهای IO است؛ PCS7 این کمپانی نیز از این قاعده مستثنی نیست.

در ادامه برخی از ویژگی‌های مهم PCS 7 که در تصویر نیز مشاهده می‌کنید را شرح می‌دهیم.

مقیاس پذیری و انعطاف پذیری

تنظیمات و پیکربندی این سیستم در هر زمان قابل توسعه و تغییر است.

به لطف معماری سیستمی یونیک و منعطف، سیماتیک PCS7 یک بستر ایده‌آل برای پیاده‌سازی مقرون به صرفه راهکارهای اتوماسیون و اجرای مناسب فرآیندها فراهم کرده است. همگام با گسترش و بزرگتر شدن واحد صنعتی، سیستم PCS7 نیز خودش را با این تغییرات بزرگتر می‌کند بدون اینکه تامینی از منابع رزرو ارزشمند خودش داشته باشد!

معماری و ساختار سیستم کنترل فرآیندی PCS7 به گونه‌ای طراحی شده است که ابزاردقیق و فرآیندهای کنترلی بر اساس نیازمندی مشتری و به صورت بهینه مطابق بر اشل کارخانه تطبیق داده می‌شوند.

در دسترس بودن به دلیل افزونگی مناسب

در دسترس بودن دائمی یک واحد صنعتی و نبودِ هیچگونه توقف در فعالیتهای آن در طول یک زمانِ طولانی، به یکی از نیازمندی‌های مهم و چالش‌برانگیز صنایع تبدیل شده است. به همین دلیل است که اجزای سیماتیک PCS7 نه تنها به شکل دقیق برای محیطهای سخت و خشنِ صنعتی طراحی و تولید شده‌اند، بلکه کاملاً آماده برای هرگونه از کار افتادگی احتمالی و ورود منابع تعبیه شده خود (افزونگی) به همین منظور است.

طراحی معماری اضافی با بکارگیری افزونگی، باعث شده تا در صورت بروز نقص یا خرابی در یک بخش، سیستم به خوبی خودش را سازگار کرده و نقص پیش آمده نیز به سرعت برطرف شود.

مهندسی کارآمد با رویکرد Top-Down

فازهای مهندسی کوتاه، اتوماسیون حداکثری و موازی‌سازی فرآیندها که منجر به کاهش خطاها می‌شود، آن چیزی است که ما در اینجا به آن مهندسی می‌گوییم.

زیمنس یک پروسه یکپارچه مهندسی را مبتنی بر مدیریت پیوسته داده‌ها توسعه داده است. از پلتفرم COMOS (نرم‌افزار مهندسی کارخانه زیمنس) گرفته تا فریم‌ورک شبیه‌سازی SIMIT همگی به گونه‌‌ای کاملاً منطبق بر سلسله مراتب کارخانه و سیماتیک PCS7 مدل شده‌اند.

PCS7 به گونه‌ای طراحی شده که از چندین روش قابل برنامه ریزی پشتیبانی کند؛ پرطرفدارترین روش برنامه ریزی آن از طریق محیط گرافیکی خاصی انجام می‌شود که نام آن CFC است.

این برنامه به مهندسان اجازه می‌دهد تا بلوک‌های کتابخانه‌ای تعبیه شده توسط زیمنس را در یک ناحیه پروگرامینگ قرار داده و ارتباط آن بلوک را در سیستم اتوماسیون تعریف کنند.

از آنجایی که در کمپانی زیمنس تیمهای خبره‌ای در زمینه‌های مختلف مهندسی و تحقیق و توسعه وجود دارد، PCS7 از سایر جنبه‌های مهندسی نیز به شکل خوبی سازماندهی و طراحی شده است.

ارگونومی اپراتور

کنترل فرآیندهای صنعتی به دلیل ماهیت چندلایه‌ای مهندسی اتوماسیون و ادغام رو به رشد آن با تکنولوژی اطلاعات، در حال پیچیده‌تر شدن است. در عین حال، ساده و بصری شدن نظارت بر فعالیتها برای کار کارآمد و بدون خطای پرسنل عملیاتی، و برای به حداقل رساندن زمان‌های خرابی و حوادث احتمالی، اهمیت بالایی پیدا می‌کند.

سیماتیک PCS 7 به شکل مناسبی برای مدیریت ایمن و بهینه فعالیتها، از اپراتورها پشتیبانی می‎‌کند. اینکار از طریق ابزارها و ساختار مناسبی که برای این منظور طراحی شده، صورت می‌گیرد تا تجربه بسیار خوبی در اختیار اپراتورهای فنی قرار گرفته و کمترین مشکلات را داشته باشند.

مدیریت یکپارچه دارایی‌ها

اجزا و بخشهای مختلف صنعتی و همچنین منابع تولید، جزء دارایی‌های حیاتی هر صنعتی هستد که بایستی از آنها محافظت شود. مانیتورینگ بی‌وقفه همه مولفه‌های اتوماسیون، سیستم را همیشه در بالاترین سطح ممکن در دسترس و کارآمد نگه می‌دارد.

واحد ایستگاه نگهداری که به صورت یکپارچه درون سیماتیک PCS 7 تعبیه شده، یک چشم‌انداز کاملی از وضعیت بخشهای مختلف کارخانه ارائه می‌دهد. این موضوع در نهایت به شکل موثری باعث افزایش عملکرد کل کارخانه و در نهایت افزایش ارزش ذاتی آن می‌شود.

ایمنی و امنیت

وقتی صحبت از ایمنی و امنیت می‌کنیم، مقصودمان علاوه بر ایمنی کلیه کارکنان و محیط و تجهیزات، به امنیت داده‌ها و محافظت از کل صنعت در برابر دسترسی‌های غیرمجاز به اطلاعات است.

سیستم PCS 7 زیمنس، به خوبی هر دو مفهوم را مدیریت کرده و شما را به عنوان مشتری راضی می‌کند!

PCS7 تمام آن ابزاری را که پلتفرم‌های اتوماسیون مدرن باید داشته باشند را در خود جای داده است. مواردی نظیر افزونگی، سرور کلاینت، IO ریموت، گزارش دهی در بستر وب، ارائه گزارش‌های گرافیکی و… همگی بخشی دیگر از مزایای این سیستم پرطرفدار در دنیا است.

ساختار PCS7 

معمولاً در ساختارهای DCS به دلیل ماهیت توزیع شده آن، مکان قرارگیری پروسسور، I/Oها و سرورها در کل فضای واحد صنعتی توزیع می‌شود.

اما PCS7 را می‌توان یک نوع کنترل کننده هایبرید نامید به این دلیل که هر دو مشخصه‌‎های DCS و PLC را با هم دارد.

PCS7 از CPU سری S7-400 استفاده می‌کند؛ که اگر از واژگان DCS استفاده کنیم AS-400 باید نامگذاری شود. AS در این ساختار مخفف Automation System (سیستم اتوماسیون) است.

چیدمان سیستم کنترلی PCS 7

چیدمان کلی و ساختاری این سیستم را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید:

درست همانگونه که PLC یک ماژول برای اتصال به دستگاههای میدانی و سایر تجهیزات و ماشینها دارد، DCS نیز شامل یک سازوکار برای ارتباط گیری با سایر دستگاهها دارد.

در بالاترین سطح، DCS دارای دو زیرسیستم مهم است:

1. سیستم مهندسی مبتنی بر PC (ایستگاه مهندسی)
2. کلاینت سیستم اپراتور

که هر دو از طریق کابل ارتباطی و یک سوئیچ به سرور سیستم اپراتور متصل می‌شوند.

پروتکل ارتباطی می‌تواند Ethernet یا PROFIBUS باشد که پروتکل ارتباطی استاندارد زیمنس نیز است.

یکی از وظایف اصلی سرور سیستم اپراتور، ارسال و دریافت داده‌ها به منظور نمایش گرافیکی بر روی کلاینت سرور اپراتور (HMI) است.

سیستم اتوماسیون (IA) نیز برای اجرای منطق های کنترلی، کنترل دستگاههای میدانی و مانیتورینگ آنها استفاده می‌شود.

در تصویر زیر این ساختار با جزییات بیشتر نمایش داده شده است.

سخن پایانی

سیستم کنترلی جامع PCS 7 محصول پر سر و صدای زیمنس، به دلیل قابلیتها، ظرفیتها و معماری خوب، توانسته جایگاه بسیار خوبی در دنیا و در صنایع مختلف داشته باشد. تاثیرگذاری زیمنس در این زمینه به گونه‌ای بوده است که در حال حاضر با تسلط بر سیستم PCS این شرکت به راحتی می‌توانید در اکثر کشورهای پیشرفته و نیمه پیشرفته دنیا یک شغل خوب برای خودتان دست و پا کنید.