DCSسيستمهاي فيلد باس ومقايسه آنها با سيستمهايحميد رضا خدام

مقدمه1-7

ادوات وكنترلر هاي الكترونيكي جايگزين كنترلرهاي نيوماتيكي شدند كه از مزاياي1960در اوايل دهه اين كنترلر هامي توان سرعت و دقت زياد و كم حجم بودن آنها را نام برد. طولي نكشيد كه

كامپيوترهاي ديجيتال كه قابليت پردازش لوپها ي كنترلي را داشتند، جايگزين كنترلرهاي الكترونيكي شدند. كامپيوتر مركزي پس از دريافت تمام متغير هاي پروسسي از طريق وروديها و دستورات صادره

توسط اپراتور از طريق صفحه كليد ، آنها را طبق برنامه كنترلي از قبل نوشته شده پردازش و نتايج اين پردازش را از طريق خروجيها به محركهاي نهايي كنترل اعمال مي كنند. اين نوع كنترل اصطالحا

DDC (Direct Digital Control)ناميده مي شود و در آن اپراتور توسط يك صفحه كليد و يك با سيستم ارتباط بر قرار مي كند. كامپيوتر مركزي قابليتVDU(Visual Display Unit)نمايشگر

پردازش حجم زيادي از متغير هاي زماني وپروسسي را دارد ولي با افزايش بيش از حد اين اطالعات، سرعت و كارايي كامپيوتر پايين آمده و به كامپيوتري با ظرفيت و سرعت زياد نياز مي شد و اگر

كامپيوتر مركزي از كار مي افتاد باعث از كار افتادن كل سيستم كنترلي و پروسس مي شد.

DCS در واقع تكميل شده و توسعه يافته سيستم كنترل مركزي يا همان DDCمي باشد، كه سطوح مختلف كنترلي در آن بيشتر و تكميل تر مي باشد. در اين سيستم متغير هاي اندازه گيري شده توسط

منتقل و اين سيگنالها پس از تبديل بهDCSسيگنالهاي آنالوگ (ولتاژ،جريان و...) به كارتهاي ورودي معادل ديجيتال جهت پردازش وارد سيستم مركزي كنترل مي شوند و در رابطه با سيگنالهاي خروجي

نيز نتايج پردازنده مركزي كنترل بصورت ديجيتال به كارتهاي خروجي ارسال و در آنجا پس از تبديل اين Processسيگنالها به آنالوگ،به محرك ها اعمال مي شوند. در پايين ترين سطح اين سيستم (

Controller،كار اندازه گيري متغير هاي پروسسي، كنترل لوپها توسط كنترلر هاي ميكروپروسسوري (

ها ، جمع آوري اطالعات و آناليز آنها ، محاسبات و ارتباط با وسايل و ادوات ديگر انجامLogicاجراي مي شود .

Supervisorكارهاي انجام شده در پايين ترين سطح توسط اپراتورها قابل كنترل بوده و توسط يك از كار افتادن هريك از قسمتهاي كنترلي تاثير آنچنانيDCSمشاهده و قابل ثبت مي باشد. در سيستم

Processبر پروسه كنترلي نداشته است و حتي با از كار افتادن سطوح باال، سطوح پايين كه شامل Controller ها مي باشد، مي تواند كار كنترلي را ادامه دهد. در DCSسيگنال راه اندازه گيري شده و

وصلProcess Controllerسيگنال ارسالي به ادوات توسط يك جفت سيم به ورودي و خروجيهاي مي شوند و ارتباط اين سطح باسطوح ديگر از طريق بزرگراههاي اطالعاتي و شبكه خاص خود سيستم

)Data Highway & Plant Networkصورت مي گيرد و باعث كاهش هزينه سيم كشي و امكان ( اضافه نمودن ادوات بيشتر و ارتباط ادوات اضافه شده با ادوات موجود از طريق اين بزرگراههاي

ارتباطي را مي دهد و بدين ترتيب توسعه سيستم آسانترو با كمترين هزينه صورت مي گيرد.

Figure 7-1:Control Systems' Evolution

عمل ميDCS ميكروپروسسوري بوده و شبيه سيستمهاي كنترل مركزي و PLC اساس كار كنترلرهاي كنند ولي با قابليت هاي محدودتر و كمتر.

اين نوع كنترلر ها جهت كنترل قسمتي از پروسس واحد كه مي تواند مستقل از كل واحد كار كرده و پروسه پيچيده اي ندارد، بكار رفته و جايگزين رله ها و تايمرهاي الكترومكانيكي شده و جهت اجراي

) استفاده مي شوند. با وجودDiscrete System) و گسسته (Sequentialبرنامه هاي ترتيبي( پيشرفتهاي زيادي كه تا كنون در زمينه ساخت و بكارگيري سيستم هاي كنترلي صورت گرفته ولي

هنوز كاربرد داشته و همراه سيستمهاي جديد بخشي از واحد پروسسي را كنترل ميPLCكنترلرهاي كنند.

DCS در مقايسه با FCS نحوه عملكرد سيستم كنترل 2-7

Fieldbus معرفي سيستم كنترل 1-2-7

FCS) Fieldbus Control Systemجديدترين تكنولوژي سيستم كنترل دردنيا مي باشد ، كه بعد از ( DCS)20-4 به بازار آمده است. استاندارهايي در ارتباط آنالوگmA 5-1 و ياVبراي سيگنال ،

براي سيگنال نيوماتيكي) جهت انتقال سيگنال كنترل و ابزارهاي اندازه گيري ،15psi-3الكترونيكي و يك ارتباط ديجيتال با پروتكل خاص خود ميFieldbusاز ادوات فيلد به اتاق كنترل وجود دارد. اما

باشد. اين پروتكل متفاوت با ساير پروتكل ها مي باشد، زيرا در پروتكل هاي ديگر هدف فقط انتقال

اهداف كنترلي و كاربرد فرايند هاي فرايندي منظور شده وFCSاطالعات بوده ولي در طراحي پروتكل هدف صرف ارتباط ديجيتال نمي باشد.

، تحول مهمي در زمينه ارتباط ديجيتال ايجاد كرد. به بيان80بحث ارتباط هوشمند در اواسط دهه ما بينMulti-drop يك شبكه ارتباطي دو طرفه سريال و تمام ديجيتال با پروتكل Fieldbusساده ،

ادوات و وسائل ابزار دقيقي هوشمند فيلد

)Intelligent Field Device) همچون سنسورها (Sensors) عملگرها ، (Actuatorsترانسميترها ، ( )Transmittersو... با كنترلر و كنترل مركزي مي باشد و هدف در اين سيستم توزيع كار كنترلي و (

استراتژي كنترل در كل ادوات فيلد مي باشد.

IEC(International Electrotechnical Commission)پروتكل هاي زير را براي فيلد باس معرفي كرده است:

• Foundation Fieldbus and HSE

• Controlnet

• Profibus and Profinet

• P-NET

• WordFIP

• INTERBUS

• SwiftNet

Foundation Fieldbus) FF جهت اهداف1994) از استاندارهاي معروف فيلد باس است كه در سال زير معرفي شدو اين بخش به تو ضيح در مورد اين استاندارد اختصاص دارد:

.ترقي دادن فيلد باس و گسترش آن هم براي راحتي مصرف كننده و هم براي توليد كننده1

.رسيدن به يك استاندارد مناسب و هماهنگ2

Figure 2-1

به دليل سرعت تحوالت و پيشرفت صنعت، بخصوص صنعت كنترل، سريع بوده و روز به روزسيستمهاي پيشرفته تري توليد مي شود و سيستم هاي قبلي و قديمي

)Pneumatic&DCSاز رده خارج مي شوند، لذا از نظر آينده نگري و خصوصا از نظر اقتصادي ( طبيعي. منطقي به نظر مي رسد كه بجاي انتخاب سيستمي كه در حال از رده خارج شدن مي باشد و

در سه يا چهار سال آينده مشكل قطعه يدكي و سرويس دهي از طرف سازندگان را خواهد داشت، سيستمي را انتخاب كرد كه حداقل با اين سرعت پيشرفت تا دو دهه ديگر نگراني مشكالت تعويض و

از رده خارج شدن را نداشته باشد.

بوده و تركيبي از سگمنتها مي باشد و هر سگمنت به يك كارت كنترلي بهLAN شبيه Fieldbusشبكه متصل مي باشد و قابليت اتصال چند وسيله ابزار دقيقي را فقط با يك جفت سيم فراهم ميH1نام

كند وجايگزين سيستم

Tranditional point-to- point) 4-20mAشده است كه براي هر تجهيز فيلد يك جفت سيم بكار ( مي رود.

Fieldbus به وسيله سوار شدن بر روي يك ولتاژ مستقيم كه وظيفه تغذيه ادوات Fieldbusسيگنال را دارد، منتقل مي شود. انجام اين كار بوسيله دستگاهي به نام

Power Condition كه مابين منبع تغذيه و شبكه Fieldbusقرار دارد، صورت مي گيرد و كنترل اين تبديل از طريق سيستم برنامه ريز گذرگاه به نام

LAS(Link Active Scheduler) انجام مي شود. سيگنالهاي FCSبا استفاده از يك تكنيك خاص، تبديل به كد مي شود. اين سيگنال “ سيگنال سنكرون “ ناميده مي شود.

(OSI) Open system Interconnect مدل مرجع 2-2-7

از مدل3,4,5,6 نشان داده شده است،در فيلد باس سه اليه هاي 2-2در شكل OSIاليه هاي مدل OSI حذف شده است و مورد استفاده قرار نمي گيرد و همچنين اليه كاربر نيز در مدل OSIمرجع

نبوده در حاليكه در مدل تعريف شده براي فيلد باس وجود دارد بنابراين تكنولوژي فيلد باس شامل سهاليه است:

)اليه فيزيكي1

) اليه پشته ارتباطات2 

)اليه كاربردي3

اين اليه مكانيسمي براي ارسال و دريافت سيگنالهاي الكتريكي بين قطعات فيلد-اليه فيزيكي :1 از يك نقطه شبكه به نقاط ديگر ارسال مي شد.1 و 0باس مي باشد كه اطالعات در قالب منتطق

اين اليه اطالعات را ازاليه پشته مي گيرد. سپس به سيگنال الكتريكي تبديل مي كند و روي باس قرارمي دهد و بالعكس.

(:DLL- اليه پشته ارتباطات(2

اليه تنظيم اطالعات و تعيين تقدم و صف بندي اطالعات را برعهده دارد. اين كار توسط قسمتي به نامLAS(Link Active Scheduler).انجام مي گيرد

LASشامل ليستي از نوبت بندي ارسالي از تمام قطعات فيلد باس مي باشد كه مي بايست اطالعات Compel يك پيغام LASخود را ارسال نمايند. هنگاميكه زمان ارسال اطالعات يك ابزار فرا مي رسد

Data به آن ابزار ارسال مي كند. پس از دريافت CDآن ابزار بافر خود را به تمامي قطعات فيلد ، باس ارسال مي كند.

LAS مي تواند پيغام ديگري به نام PT(Pass Token)را نيز به ابزارات فيلد باس ارسال نمايد در اين را دريافت كرده است اجازه دارد تا زمانيكه كارش تمام شود يا حداكثر زمانPTحالت وسيله اي كه

نگهداري پايان يابد اطالعات خود را ابزارات ديگر فيلد باس ارسال نمايد.

قرار دارند.DLLنيز بر روي FMS(Fieldbus Message Specification) و FASدو زير اليه

-اليه كاربر:3

اين اليه شامل بلوك هايي است كه هر يك از اين بلوكها معرف توابع كاربري خاصي هستند كه در ادامه اين بخش توضيحات مختصري درباره اين بلو كها داده خواهد شد.

فيلد باس را مي توان به سه دسته زير تقسيم كرد:

 Low-Speed Fieldbus) FF-H1(

High-Speed Fieldbus) FF-H(

 High- Speed Ethernet) HSE(

Foundation Fieldbus H1 31.25 ، با سرعت انتقال دادهKHzبراي اجراي بيشترين الگوريتم ، Foundationكنترل ،باندازه كافي سريع نيست.براي اين منظور،يك اليه ارتباطي سريعتر داخل

Fieldbus وجود دارد: كه آن فيلدباسهاي بر مبناي Fast-Ethernet مي باشد. اما فيلدباس H1در، برخي كاربرد ها با موفقيت عمل مي كند.

توپولوژيهاي فيلدباس3-2-7

چندين توپولوژي ممكن براي شبكه فيلد باس وجود دارد.اين بخش تعدادي از توپولوژيهاي ممكن را چهار توپولوژي را نشان مي2-3نشان داده و در مورد خصوصيات هر يك توضيحاتي داده است.شكل

دهد كه در زير در مورد هركدام شرح داده مي شود:

Daisy-Chain

Tree Topology

Point to Point

Spur Topology

Figure 2-2

Daisy Chain Topology

به صورت سري، بدون داشتن ارتباطTrunkاين توپولوژي به معني اتصال چند وسيله فيلد به يك خط مي باشد دراين نوع از توپولوژي امكان اضافه و يا كم كردن ادوات بطوريكه ديگرTشاخه اي يا گرفتن

ادوات از سرويس خارج نشوند وجود ندارد و به همين دليل از اين توپولوژي به ندرت استفاده مي)2-3شود.(شكل

Figure 2-3

Tree Topology

اين توپولوژي زماني بكار برده مي شود كه چند وسيله ابزار دقيقي از نظر فيزيكي كامال نزديك هم با نزديك ادوات ، بهFCS Junction Box از Trunkشند. ارتباط اين چند وسيله مستقيما توسط ارتباط

)2-4 صورت مي گيرد.(شكلH1كارت

Figure 2-4

Spur Topology

اين توپولوژي ممكن است زماني بكار رود كه چند وسيله در يك مسير ( نه ضرورتا نزديك هم) قرار شروع و تا آخرين وسيله فيلد ادامه پبدا مي كند و هرHost(شاه سيم) از Trunkگرفته باشند. خط

)2-5 به اين خط وصلمي شوند.(شكل Tيك از ادوات توسط ارتباط

Figure 2-5

Point-to-Point Topology

)2-6اين توپولوژي شامل يك سگمنت است كه تنها دو تجهيز دارد.و مطابق شكل زير است.(شكل

Figure 2-6

شكل زير تركيبي از چهار توپولوژي ذكر شده نشان مي دهد:

Figure 2-7

مي باشد. به داليل قيد شده درTree توپولوژي FCSبا توجه به تعاريف فوق بهترين نوع اتصال ادوات محدود مي باشد. كيفيت سيگنال با افزايش تعدادSegmentذيل ، تعداد ادوات قابل اتصال به هر

1900ادوات متصل به يك سگمنت در مجموع طول كابل افزايش مي يابد ، اين طول تبايد بيشتر از متر باشد و اين طول در كيفيت سيگنال120 (در عمل) نبايد بيش از Spurمتر و حداكثر طول يك

ولت32 تا 9تاثير دارد. جريان و ولتاژ اعمالي توسط منبع تغذيه ، ولتاژ دريافتي هروسيله بايد مابين نيز وابسته به منبع ولتاژ منبع تغذيه ، مقاومتFCSمستقيم باشد. تعداد ادوات واقع در هر سگمنت

100Ω با امپدانس Terminatorخط و جريان مصرفي ادوات محدود مي شود . انتها ي هر كابل با يك محدود مي شود.

اين امر كابل اينسترومنتي را به عنوان يك مسير انتقال متعادل جهت انتقال يك سيگنال با فركانسنسبتا باال با كمترين اعوجاج و نويز ممكن مي سازد.

مجهز به سيستم ميكروپروسسوري بوده و مي توانند بخشي از كار كنترلي را بهFieldbusادوات در حافظه اين ادواتFunction Block(FBعهده بگيرند. اين عمل با بارگذاري بعضي از توابع كنترلي (

ممكن مي گردد. اين بلوك ها در مجموعه اي به نام

Function Block Libraryقرار داده شده اند و به عنوان ابزاري قدرتمند در رسيدن به اهداف كنترل فرايند به كار گرفته مي شوند. هرچه تعداد اين بلوك هاي بازگذاري شده در ادوات يك سگمنت بيشتر

باشد، به همان نسبت حجم اطالعات ارسالي و دريافتي بيشتر و در نهايت پردازش آنها زمان بر خواهدبود.

زمان اجراي عمليات كنترلي در هر لحظه ، فاصله زماني ورود يك سيگنال از يك ورودي آنالوگ تا خروج سيگنال از يك خروجي آنالوگ در يك حلقه كنترلي مي باشد. براي هر سگمنت يك بازه زماني

تعريف مي شود كه اين بازه بايد براي اجراي عمليات كنترلي و جابجايي كليه اطالعات موجود برروي آن سگمنت كافي باشد. واضح است كه هر چه تعداد ادوات در يك سگمنت زياد باشد به زمان زيادي

جهت اجراي عمليات كنترلي و جابجايي اطالعات نياز خواهد بود.

) و بخاطر اينكه در مواقع بروز مشكل براي يكRisk assessmentبراي باال بردن ضريب اطمينان( وسيله ، حلقه هاي كنترل زيادي از سرويس خارج نشوند، براي هر سگمنت فقط يك حلقه كنترل در

بكارIndicatorنظر مي گيرند و بقيه ادوات متصل به سگمنت كار غير كنترلي داشته و يا به عنوان بردن مي شوند. در نتيجه در تعداد ادوات اتصالي به يك سگمنت محدوديت وجود خواهد داشت.

ناميده مي شوند، جايگزينH1 كه كارتهاي FCS) در Serial I/Oكارتهاي ورودي/ خروجي سريال ( 20mA-4كارتهاي ورودي/ خروجي

)Traditional I/O در (DCS شده اند. كارتهاي H1 كا ارتباط ادوات فيلد را با شبكه FCSبر قرار مي دستگاه از16كنند،نياز به مارشالينگ كابينت و سيم بندي خاصي ندارند و در حال حاضر مي توان تا

دستگاه10 قرار دادن بيش از Fieldbusادوات فيلد را به آن وصل نمود، ولي هيچكدام از سازندگان از ادوات فيلد را توصيه نكرده و تضمين نمي كنند.

و مزايا و معايب آنها نسبت به يكديگر:DCS & FCS مقايسه 3-7

FCS براي راهبري اهداف كنترلي از FB هاي استاندارد شده مانند   AI (Analog Input)،AO Analog Output و PID استفاده مي كند. همانطور كه گفته شد اين FBها در حافظه ادوات فيلد بارگذاري مي

شوند. با اين عمل سيستم كنترل از اتاق كنترل به فيلد منتقل گشته و به تبع آن باعث كاهش سخت)3-1افزار مي گردد.(شكل

Figure 3-1:Function Block

با اينكه ادوات كنترل پروسسي داراي پايداري باالو احتمال خراب شدن آنها كم مي باشد، ولي با اين وجود اين احتمال وجود دارد و مي توان در طراحي سيستم كنترل اين خطا را تا حد زيادي كاهش داد: اوال با ايجاد سطوح مختلف كنترلي و قرار دادن ادوات تك در پايين ترين سطح، ثانيا ايزوله كردن آنها

جهت جلوگيري از انتقال خطا به سطح باالتر، ثانيا قرارIsolator يا Barrierاز سطوح باالتر توسط )3-2 .(شكلRedundancyدادن اغلب سخت افزارهاي سطوح باالتر بصورت

Figure 3-2

جداسازي خطاي سيم بندي بكار رفته است. بدين معني كه جهت اطمينان بيشترH1براي فيلد باس ) مستقل تقسيم مي شوند كه در صورت بروز خطا در ادواتH1 Segmentادوات در چندين شبكه (

نيز به صورتH1 اين خطا محدود مي شود. كه البته اخيرا كارتهاي H1يك لوپ، فقط در همان شبكه Redundancy.طراحي و توليد شده است

مهمترين سوال اين است كه در صورت قطع سيمي كه تا ده وسيله به آن وصل است چه اتفاقي ميافتد؟

كه اغلبDCS) سيستم 20mA I/O Card-4در صورت بروز خطا در يك كارت ورودي / خروجي (Redundant نيز مي باشد، باعث از سرويس خارج شدن آنها مي شود و اين روند در FCSنيز با قطع

يك جفت سيم وجود دارد كه در صورت قرار گرفتن حتي شانزده وسيله(هشت لوپ) در يك سگمنت(H1هر هشت لوپ از سرويس خارج خواهد شد، كه اين درمقوله از پايداري نسبت پايداري هردو (

احتمال از سرويسDCS و FCSيكسان مي باشد. بطور خالصه اينكه با بروز يك خطا در هر دو سيستم جهت لوپهاي حساس و مهم اغلب كارتهاي DCSخارج شدن هر هشت لوپ وجود دارد. در

Redundant I/Oدر نظر مي گيرند و در صورت بروز خطا در سيم واقع شده در فيلد يك لوپ از نيز با قرار دادن تعداد كمتري از لوپهاي مهم (حداكثر دوFCSسرويس خارج مي شود كه اين كار در

امكان پذير بوده و از اين لحاظ نيز مشاهده مي شود كهFCS(H1 Redundancy)لوپ) در يك شبكه مي باشد.DCSضريب پايداري(در صد خطا) همچون

، جهت باال بردن ضريب اطمينان وRedundant به صورت H1در صورت عدم استفاده از كارتهاي بيش از يك لوپ كنترلي-H1 ها طوري در نظر گرفته مي شودكه در هر كارت I/Oايمني ، تركيب

H1 هاي باقيمانده در كارت I/O و يك ترانزميتر قرار نگرفته باشد و ساير Control Valveشامل يك به صورتH1به منظور كارهاي غير كنترلي يا نشان دهنده استفاده مي شود. با طراحي و توليد كارت

Redundant و گذرندن مراحل تست و اخذ تاييديه كميته FCSمي توان تعداد لوپها ي كنترلي در نظر و يك سگمنت را تا دو لوپ كنترلي افزايش داد.H1گرفته شده در يك كارت

دارند اين است كه در صورت بروز خطاي خروجي آن وسيلهFCSمهمترين مزيتي كه تجهيزات فيلد در رفته و فرمانهاي متناسب با شرايط مستقل از اپراتور و كنترلر مركزي را صادرFail Safeبه حالت

مي كند و ممكن است به حالت از قبل مشخص شده رفته و يا در موقعيت مطمئن ( يا آخرين مقدار) ) ممكن است در صورت بروز خطا در سنسور، خود وسيله وياFail safeقرار گيرد ، و اين عمل (

ارتباط وسيله با كنترل مركزي صورت گيرد و تمام اين خطا ها به اپراتور گزارش مي شود (حتي قطع اين قابليت ها محدود بوده و در صورتDCS) . در Control Valveهواي ابزار دقيق ارسالي به سر

بروز خطا مثال در ترانسميتر ممكن است حداكثر يا حداقل را در خروجي قرار دهد كه از قبل بايستيتوسط يك سوئيچ سخت افزاري در آن تنظيم شود.

Figure 3-3

مزاياي ديگر عبارتند از:

هاي مورد استفاده در داخل كابينت ها. Barrierكاهش تعداد

سيم بندي در داخل كابينت ها و درفيلد و به تبع موارد فوق كاهش حجم كابينتكاهش سيم كشي و.DDCو DCS نسبت به Control Cabinet) كنترل ((Marshaling Cabinetsهاي مارشالينگ (

و...Tray،Box در فيلد و به تبع آن كاهش متعلقات سيم كشي شامل كاهش سيم كشي

هزينه و كاهش زمان نصب سيستم كنترلي و ادوات فيلدصرفه جويي در

تا يك هشتم مشابه ازنوعFCS در صورت صحيح بودن طراحي Commissioning&Start-upزمان Conventional.نيز كاهش مي يابد

سريعتر از سيتم آنالوگ مي باشد.Analog/Digital 10% سيستم Configurationاعمال تغييرات

: قابليت بكار بردن ادوات مختلف فيلد باس در يك سيستم ،FCS ادوات Interoperabilityخاصيت بطور مستقل از كارخانه سازنده، بطوريكه كوچكترين تغييري در عملكرد و آرايش همان سيستم ايجاد

مي توان در خريد قطعات و توسعه واحد، اين قطعات راInteroperabilityنشود. به دليل خاصيت باباال ترين كيفيت و قيمت نازل انتخاب كرد. اين امر بدليل كثرت توليد كنندگان و رقابت بين شركتهاي

،FCS مي باشد. جهت اضافه كردن يا بكار بردن ادوات سازندگان متفاوت در يك شبكه FCSسازنده ( بدون كم شدن از قابليت ها و توابع آن وسيله) نياز است تا برنامه اي از طرف سازندگان به خريدار

نوشته شده و قابلDDL (Device Description Language)ارائه گردد، كه اين برنامه به زبان بوده و تمام اطالعات الزم جهت شناساندن وسيله بهFCSاجرا در تمام سيستمها ي كنترل مركزي

را شامل مي شود. اين اطالعات ابزاري براي كاليبره و عيب يابي وسيله بوده وHostكنترل مركزي شامل تمام بلوك هاي استاندارد مي باشد و همواره از طرف سازندگان، ويرايش جديد آن توسط

افزودن توابع جديد به ادوات نصب شده قبلي ارائه مي شود.

كه در باال قيد گرديد نيازي به نگراني بابت تهيه قطعات يدكي و انبار كردن آنها نميبنا به داليلي را مي توان تقليل داده و از انبار كردنSpar Partباشد ، در نتيجه هزينه صرف شده بابت خريد

قطعات اضافي صرف نظر كرد.

سيم بنديI/O) خيلي آسان بوده و نياز به كارتهاي FCS و تغيير در اين سيستم (قابليت توسعه جديد، اضافه كردن فضاي داخل كابينت ها ، كارتهاي مبدل و .... نمي باشد.

مي باشد، نيازي به خريدFCS دومورد اخير كه يكي از مهمترين مزاياي سيستم كنترلي به توجه به يك سيستم براي مجتمع هايي كه برنامه توسعه داشته باشند يا برنامه نصب آنها به تدريج صورت مي

قابليت رشد و توسعه در اندازه بزرگ را نيز دارا مي باشد.FCSگيرد، نمي باشد. زيرا سيستم

كه با ادوات فيلد دارد، ديد وسيعي را نسبت به اينHandshaking اطالعات ديجيتالي و به دليل DCSادوات داشته و سيستم يكپارچه اي را تشكيل مي دهد.به عبارت ديگر در سيستم كنترلي

كمتر مي باشد. ولي در سيستمFCSاطالعات كنترلي كافي،ولي اطالعات مديريتي نسبت به سيستم بوده بلكه اطالعات مديريتي خيلي بيشتر ازDCS عالوه بر اينكه اطالعات كنترلي بيشتر از FCSكنترلي

DCS مي باشد، و در كل از ديدگاه مديريتي FCS نسبت به DCSديد وسيع و بيشتري را از نظر ، اطالعاتي به مديريت مي دهد.

آوردن ضريب تصحيح و اعمال آن در اندازه گيري، الزم است تا دو متغيرضمنا جهت بدست Multi-Variableهمزمان(فشار يا دبي همراه با دماي سيال) اندازه گيري شوند. با توجه به قابليت

،صرفه جويي قابل مالحظه اي در خريد و نصب ادوات اندازه گيري مي توان انجامFCSترانسميترهاي داد.

بر سيگنالهاي اندازه گيري شده، اطالعات كاملي از دستگاه نصب شده در فيلد در عالوهFCSدر Selfاختيار اپراتور قرار مي گيرد. اين اطالعات شامل: زمان تغيير دستگاه طبق تشخيص خود دستگاه(

Diagnosticاطالعات كاليبراسيون شامل جدول زمانبندي و اطالعات داده شده به خود دستگاه ،( ، به عهده گرفتنPV, MVشامل : محل،زمان، روش،شخص كاليبره كننده و...،شرايط محيط،وضعيت

) كارهاي ديگر مي باشدFunction Blockقسمتي از كار كنترلي توسط بلوك هاي (

و انتقال آنها باStandard Function Block (SFBبا استفاده از بلوكهاي توابع استاندارد شده ( به فيلد و واگذاريFCS) و انتقال آنها با استفاده از تكنولوژي SFBاستفاده از بلوكهاي توابع استاندارد (

بخشي از كارهاي كنترلي به ادوات فيلد ، بار كنترلي در اتاق كنترل و حجم اطالعات تبادلي از ادوات به شمار مي رود.FCSفيلد با اتاق كنترل ،كاهش يافته كه يكي ديگر از مزاياي سيستم

Figure 3-4

معايب فيلد باس

يكي از معايب بزرگ فيلد باس گراني ابزارات دقيق آن مي باشد كه انتظار مي رود در آينده نزديكقيمت اين ادوات كاهش يابد.

يكي ديگر از معايب فيلد باس محدود بودن تعداد ابزارات در يك شبكه فيلد باس است.

انواع بلو كهاي استاندارد4-7

وجود دارد كه در زير به توضيح برخي از آنها پرداختهFCSبلوكهاي متفاوتي با كاربردهاي مختلف در مي شود:

1-4-7 Resource Block) اين بلوك:RBمشخصات وسيله ابزار دقيقي همچون نام وسيله، سازنده و ( در هر وسيله موجود دارد.RBشماره سريال وسيله را بيان مي كند و فقط يك

2-4-7Function Block) اين نوع بلوكها : FB رفتار كنترلي سيستم را فراهم مي سازد. چندين (FB مي تواند در يك وسيله بارگذاري شود كه بعضي از آنها استاندارد بوده و كنترل اصلي و اساسي را بر

عهده دارند. بلوكهاي استاندارد مي توانند بر حسب نياز و كاربرد در داخل ادوات فيلد بار گذاري شوند.براي مثال يك

Temperature Transmitter ممكن است حاوي يك بلوك از نوع AI FB و يك Control Valve باشد.AO FB و همچنين PID FBشامل يك بلوك

Figure 4-1

بنابراين يك لوپ كنترلي كامل مي تواند با بكارگيري يك ترانزميتر ساده و يك كنترل ولو، در سيستم ، در كنار ترانزميتر و كنترلTraditionalفيلد باس تشكيل شود. در حالي كه در سيستمهاي كنترلي

، نيازبه يك كنترلر و در كنار آن مبدلFunction Blocksولو، به جهت عدم وجود مفهومي به نام جريان الكتريكي به فشار هوا ، جهت انجام عمل كنترلي داريم. لذا مالحظه مي شود كه با بكارگيري

ادوات فيلد ، لوپ كنترلي ، ساده و البته مطمئن تر مي شود.

3-4-7 :Transducer Block: يك TB كار ارتباط بلوكهاي توابعي FBs را از I/Oمورد نياز توابع سخت افزار و سنسورهاي دستگاه بر عهده دارد و شامل اطالعاتي از قبيل تاريخ كاليبراسيون و نوع

مي باشدTB فقط شامل يك كابل FBسنسور مي باشد هر ورودي /خروجي

4-4-7 :Flexible Function Block: بلوكهاي FFB شبيه بلوكهاي FB،بوده، مگر در كاربرد سفارش، تعريف پارامترهاي بلوك و زمان الزم جهت اجراي بلوك ، كه جهت اجراي بلوك كه توسط

عموما جهت مقاصد كنترلي فرايندهاي گسسته وFFBابزار برنامه نويسي مشخص و تعيين مي شود. بكار مي روند و توسط اين بلوكها حتي مي توان كارايي يكProcess) (Batchفرايندهاي گروهي

را نيز شبيه سازي كرد.PLCسيستم

را نمي توان بر كل سيستم در نظر گرفت و اعمال كرد.FCSعموما در معماري اتاق كنترل، تكنولوژي زيرا چندين سيستم در اتاق كنترل بكار برده مي شود كه از نظر سخت افزاري و نرم افزاري خواص و امكانات فيلد باس را ندارد، و يا بخشي از قابليت هاي فيلد باس را دارا مي باشند، از طرف ديگر تمام

وصل مي شوند. به عنوان مثال باDCS را نداشته و بعضي از آنها به FCSادوات فيلد قابليت تكنولوژي (سوئيچ ها) و با توجه بهON/OFF در مورد ورودي /خروجيهاي FCSتوجه به عدم وجود تكنولوژي

پروتكل خاص

Vibration Transmitter ها ارتباط اين ادوات با سيستم كنترلي از نوع Traditional 4-20mA خواهد بود.

ESD،Emergency گواهي و استاندارهاي الزم را در مورد FCSهمچنين با توجه به اينكه سيستم Shut Down و) (Fir&Gas Systemتاكنون اخذ نكرده است ، لذا اين دو سيستم نيز از نوع Traditional خواهد بود. در حال حاضر سيگنالهايي كه قابليت اتصال به سيستم FCSرا دارند شامل

ها وPositioner وروديهاي آنالوگ و براي ترانزميترها و بعضي آنااليزر ها و خروجيهاي آنالوگ براي محركهاي الكتريكي مي باشد.