در اتوماسیون صنعتی مدرن، سیستم‌های کنترل توزیع‌شده (DCS) برای حفظ عملیات بدون وقفه کارخانه به افزونگی متکی هستند. کنترل‌کننده‌های افزونه به‌طور خودکار در صورت خرابی کنترل‌کننده اصلی وارد عمل می‌شوند و ایمنی و کنترل مداوم را تضمین می‌کنند. این مقاله مکانیزم پشت کنترل‌کننده‌های افزونه را توضیح می‌دهد و اهمیت آن‌ها را در اتوماسیون کارخانه برجسته می‌کند.

درک کنترل‌کننده‌های افزونه در DCS

کنترل‌کننده‌های افزونه معمولاً در ایستگاه‌های کنترل میدانی (FCS) با پیکربندی کارت‌های پردازنده دوگانه مستقر می‌شوند. یک کارت پردازنده به‌عنوان کنترل‌کننده فعال (اصلی) عمل می‌کند، در حالی که کارت دیگر در حالت آماده‌باش باقی می‌ماند. هر دو کارت محاسبات کنترلی را انجام می‌دهند و ورودی‌ها و خروجی‌ها را به اشتراک می‌گذارند که این امکان را فراهم می‌کند تا در هنگام تعویض کنترل، عملیات بدون وقفه ادامه یابد.

دیدگاه نویسنده: استفاده از کارت‌های پردازنده دوگانه قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد، به‌ویژه در کاربردهای حیاتی مانند کارخانه‌های شیمیایی، تولید برق و تأسیسات نفت و گاز.

چگونگی انجام محاسبات توسط کارت‌های پردازنده

هر کارت پردازنده ممکن است شامل دو زیرپردازنده (sub-CPU) باشد که به‌طور همزمان همان منطق کنترلی را اجرا می‌کنند. یک مقایسه‌گر نتایج محاسبات زیرپردازنده‌ها را در هر چرخه نظارت می‌کند. اگر نتایج مطابقت داشته باشند، سیستم به عملیات عادی ادامه می‌دهد. در صورت بروز اختلاف، کارت آسیب‌دیده متوقف می‌شود تا از اقدامات کنترلی نادرست جلوگیری شود.

یادداشت کارشناس: این معماری دو-CPU در طراحی‌های DCS با قابلیت اطمینان بالا استاندارد است و تشخیص خطا را در ابتدایی‌ترین مرحله تضمین می‌کند.

تعویض خودکار به کنترل‌کننده آماده‌باش

وقتی کارت پردازنده فعال خراب شود، سیستم فوراً کنترل را به کارت آماده‌باش منتقل می‌کند. این فرآیند بدون وقفه انجام می‌شود و از هرگونه اختلال در نظارت یا کنترل کارخانه جلوگیری می‌کند. تمام عملیات زمان واقعی، از جمله عملگرها، حسگرها و حلقه‌های DCS که توسط PLC کنترل می‌شوند، بدون توقف ادامه می‌یابند.

دیدگاه نویسنده: علاوه بر جلوگیری از توقف، تعویض خودکار از فرآیندهای حیاتی محافظت می‌کند و اعتماد اپراتورها به سیستم‌های کنترل را افزایش می‌دهد.

مزایای کنترل‌کننده‌های افزونه در اتوماسیون صنعتی

کنترل‌کننده‌های افزونه ایمنی کارخانه، قابلیت اطمینان سیستم و کارایی عملیاتی را بهبود می‌بخشند. آن‌ها خطرات از دست دادن تولید، آسیب به تجهیزات و حوادث ایمنی را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، افزونگی تضمین می‌کند که با استانداردهای صنعتی مانند IEC 61511 برای سیستم‌های ایمنی ابزار دقیق و ISA-95 برای یکپارچه‌سازی اتوماسیون مطابقت داشته باشد.

دیدگاه نویسنده: سرمایه‌گذاری در معماری‌های کنترل افزونه در بلندمدت مقرون‌به‌صرفه است، به‌ویژه برای دارایی‌های با ارزش بالا و فرآیندهای پیچیده اتوماسیون کارخانه.

کاربردهای عملی و سناریوهای راه‌حل

• کارخانه‌های شیمیایی: کنترل مداوم واکنش‌های حیاتی را حتی در صورت خرابی یک کنترل‌کننده تضمین می‌کند

• تولید برق: نظارت و تنظیم بدون وقفه توربین و ژنراتور را حفظ می‌کند

• نفت و گاز: از عملیات ایمن در واحدهای فرآوری دورافتاده با سیستم‌های PLC/DCS با قابلیت اطمینان بالا پشتیبانی می‌کند

• تولید هوشمند: با خطوط تولید خودکار ادغام می‌شود تا در هنگام خرابی کنترل‌کننده‌ها، ظرفیت تولید حفظ شود

دیدگاه نویسنده: کنترل‌کننده‌های افزونه به طور فزاینده‌ای با پلتفرم‌های صنعتی اینترنت اشیاء مدرن برای نگهداری پیش‌بینی‌شده و تشخیص‌های زمان واقعی یکپارچه می‌شوند.