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शब्द “DCS” का अर्थ है Distributed control system । ” Distributed ” शब्द इस तथ्य को संदर्भित करता है कि सिस्टम भौगोलिक रूप से (Distributed )वितरित, हार्डवेयर के रूप से Distributed, खुफिया और प्रसंस्करण, जोखिम आदि रूप से “वितरित” हैं। नियंत्रण प्रणाली कई उप प्रणालियों के साथ एक निर्दिष्ट नियत नियंत्रण कार्य करती है। इन सब सिस्टम में से प्रत्येक का अपना प्रोसेसर और स्वयं निहित सॉफ्टवेयर प्रोग्राम होता है जो Standard एनालॉग सिग्नल लाइन या फील्ड मल्टीप्लेक्सिंग वायरिंग सिस्टम (मल्टीप्लेक्सर) के माध्यम से सीधे फील्ड इंस्ट्रूमेंट्स से जुड़ा होता है। सबसिस्टम में प्रोसेसिंग डिजिटल है। फील्ड सिग्नल को फील्ड में भेजा जाता है और फील्ड से एनालॉग रूप में प्राप्त किया जाता है। DCS “डेटा हाईवे” नामक एक संचार नेटवर्क द्वारा विभिन्न सबसिस्टम से जुड़ा हुआ है जो विभिन्न सब सिस्टम से उच्च आवृत्ति पर सूचना ले जाने में सक्षम है। पारंपरिक Pnuematic नियंत्रण की तुलना में, डीडीसी सिस्टम स्टार्ट-अप, शटडाउन और आपातकालीन अवधि के दौरान त्वरित और सटीक नियंत्रण में विशेष रूप से सहायक थे। एक कंसोल डेस्क पर बैठा एक प्रोसेस ऑपरेटर पूरी प्रक्रिया को अत्यधिक उन्नत परिचालन गति और सटीकता के साथ कुशलतापूर्वक नियंत्रित कर सकता है। कंप्यूटर से जुड़े पर्यवेक्षी नियंत्रण और प्रक्रियाओं के समग्र ऑन-लाइन अनुकूलन द्वारा प्रमुख प्रक्रिया चर के स्वचालित अनुकूलन को शामिल करने के लिए सुविधाओं को और बढ़ाया गया था। DCS प्रणाली का योजनाबद्ध आरेख ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है। यहां माइक्रोप्रोसेसर कंट्रोलर कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार सिग्नल को फील्ड प्रोसेस से एनालॉग/डिजिटल सिग्नल प्राप्त करता है और सिग्नल को फील्ड में भेजता है। यहां प्रोसेसिंग डिजिटल रूप में होती है। एनालॉग सिग्नल प्राप्त होते हैं और एडीसी का उपयोग करके डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित होते हैं। संसाधित डिजिटल सिग्नल को डीएसी का उपयोग करके एनालॉग रूप में परिवर्तित किया जाता है। प्रत्येक उप प्रणालियाँ जैसे नियंत्रक इकाई, कंसोल, इंजीनियरिंग स्टेशन डेटा हाईवे के माध्यम से जुड़े हुए हैं। यह DCS प्रणाली की मूल अवधारणा है।
उन्नत नियंत्रण योजनाओं के सफल क्रियान्वयन से Plants को कई गुना लाभ हो सकता है। इन्हें निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है:
- मात्रात्मक लाभ
- बढ़ा हुआ प्लांट थ्रूपुट
- संयंत्र प्रदर्शन पर बेहतर प्रबंधन जानकारी।
उन्नत नियंत्रण और अनुकूलन अवधारणाएं सबसे उपयुक्त ऑपरेटिंग Variable के चयन की अनुमति देती हैं। इसके अलावा, वे इन चरों के अधिक सटीक नियंत्रण की अनुमति देते हैं ताकि संयंत्र की विश्वसनीयता में सुधार करके वहां गड़बड़ी के प्रभाव को कम किया जा सके। किसी भी समय। सूचना को आसानी से समझे जाने वाले रूप में संप्रेषित किया जाता है जिसमें भौतिक संतुलन, उपयोगिता संतुलन आर्थिक विश्लेषण, लाभ विश्लेषण आदि शामिल हैं।
Different types of Control systems and its evolution in to DCS System
1930 की अवधि के दौरान मशीन टाइप कंट्रोलर का इस्तेमाल शुरू में रेलवे स्टीम इंजनों में किया जाता था और उद्योगों में मैनुअल टाइप कंट्रोलर का भी इस्तेमाल किया जाता था।
1940 की अवधि के दौरान मैनुअल नियंत्रण के बजाय, नियंत्रण के उद्देश्य के लिए Pnuematic संकेतों का उपयोग किया गया था। बड़े आकार के Pnuematic नियंत्रण पैनलों का उपयोग किया गया था।
1950 की अवधि के दौरान छोटे आकार के Pnuematic नियंत्रण पैनलों का उपयोग किया गया था।
1960 के छोटे आकार के एनालॉग नियंत्रकों की अवधि के दौरान एनालॉग डिवाइसेस ऑपरेशनल एम्पलीफायरों आदि का उपयोग करना।
60 के दशक के अंत और 70 के दशक की शुरुआत में डिजिटल कंप्यूटर के साथ पर्यवेक्षी नियंत्रकों का उपयोग किया गया था। पर्यवेक्षी नियंत्रण प्रणाली में पैनल माउंटेड लूप कंट्रोलर गेट वे यूनिट के माध्यम से पर्यवेक्षी कंप्यूटर से जुड़े होते हैं। नियंत्रण कंप्यूटर और नियंत्रक दोनों से किया जा सकता है। डिजिटल कंप्यूटर का उपयोग डेटा की निगरानी, भंडारण के लिए भी किया जाता है। . कंप्यूटर को शुरू करने का उद्देश्य मुख्य रूप से डेटा लॉगिंग, सेट पॉइंट कंट्रोल (एसपीसी) इस पहले चरण में 1975 की अवधि के दौरान DCS ने नियंत्रण के लिए इस्तेमाल किए गए सीआरटी के साथ बाजार में प्रवेश किया।
जैसा कि पहले संक्षेप में चर्चा की गई है कि विभिन्न सबसिस्टम डेटा के माध्यम से उच्च तरीके से जुड़े हुए हैं। और नियंत्रण कंसोल से किया जा सकता है। डेटा को कंसोल के स्टोरेज डिवाइस में भी संग्रहीत किया जाता है। नियंत्रण के लिए CRT का उपयोग किया जाता है। प्रक्रिया नियंत्रण में कंप्यूटरों की शुरूआत के रूप में, कंप्यूटर द्वारा नियंत्रक कार्यों को हटा दिया गया था, और डीडीसी जिसमें सीधे नियंत्रित संसाधित कंप्यूटर नियोजित होने लगे। प्रारंभिक चरणों में, नियंत्रण प्रणाली को केंद्रीकृत किया गया था जहां एक केंद्रीय कंप्यूटर सभी प्रक्रिया नियंत्रण कार्यों को संसाधित नहीं करता था, लेकिन मुख्य रूप से एक मॉनिटर के रूप में कार्य करता था। सबसे महत्वपूर्ण कारण लागत प्रभावशीलता थी।
Working and Operation
एक DCS प्रणाली में, सेंसर डेटा प्राप्त करने और सूचना को संसाधित करने के लिए काम करते हैं, और डेटा को स्थानीय इनपुट/आउटपुट मॉड्यूल में स्थानांतरित करते हैं जहां एक्ट्यूएटर भी इन आई/ओ मॉड्यूल से जुड़े होते हैं। इस कनेक्शन के साथ, प्रक्रिया मापदंडों को ठीक से प्रबंधित किया जाता है। यहां से प्राप्त डेटा को एकत्र किया जाता है और एक फील्ड बस के माध्यम से प्रोसेस कंट्रोल सेक्शन में भेजा जाता है। स्मार्ट फील्ड उपकरणों के मामले में, संवेदी डेटा सीधे प्रक्रिया नियंत्रण अनुभाग में प्रेषित किया जाएगा, और एकत्रित डेटा को संसाधित, मूल्यांकन किया जाता है, और नियंत्रक में निष्पादित नियंत्रण तर्क के आधार पर परिणाम उत्पन्न करता है।
ये परिणाम अब फील्ड बस के माध्यम से एक्चुएटर उपकरणों को प्रेषित किए जाते हैं। Distributed control system संरेखण, प्राधिकरण, और इंजीनियरिंग स्तर पर नियंत्रण तर्क समारोह का निष्पादन। और ऑपरेटर के पास कार्यात्मक स्थानों पर नियंत्रण क्रियाओं को देखने और प्रसारित करने की क्षमता होती है।
यह Distributed control system का संक्षिप्त कार्य है।
Distributed control system की संरचना और वास्तुकला
DCS आर्किटेक्चर में, कंट्रोल प्रोसेसिंग यूनिट सिस्टम में मौजूद सभी नोड्स को वितरित की जाती है और पूरे सिस्टम ने विश्वसनीयता बढ़ा दी है और सिंगल प्रोसेसर की विफलता को कम करता है। जब एक एकल प्रोसेसर विफल हो जाता है, तो केंद्रीकृत कंप्यूटर इकाई में विफलता से पूरी प्रक्रिया प्रभावित होगी। I/O क्षेत्र से जुड़े रैक तक कंप्यूटिंग शक्ति क्षमता का प्रसार संभावित केंद्रीय और नेटवर्क संचालन विलंब को समाप्त करके त्वरित नियंत्रक कार्यक्षमता के लिए भी सुनिश्चित करता है। DCS की संरचना को प्रत्येक स्तर पर स्पष्ट रूप से समझाया जा सकता है।
DCS संरचना
स्तर 0 – इस स्तर को नियंत्रण वाल्व, तापमान सेंसर और अंतिम नियंत्रण घटकों जैसे प्रवाह तत्वों जैसे फील्ड उपकरण के साथ शामिल किया गया है।
स्तर 1 – इस स्तर में तकनीकी रूप से उन्नत I/O मॉड्यूल और उनके संबंधित वितरित प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर शामिल हैं।
स्तर 2 – यहां, नियामक कंप्यूटर सिस्टम में मौजूद प्रोसेसर नोड्स से डेटा एकत्र करने में मदद करते हैं और फिर ऑपरेटर प्रबंधित स्क्रीन की पेशकश करते हैं।
स्तर 3 – इसे उत्पादन-प्रबंधित चरण कहा जाता है जहाँ यह सीधे प्रक्रिया को नियंत्रित करने से संबंधित नहीं है, बल्कि उत्पादन की जाँच और लक्ष्यों की निगरानी में शामिल है।
लेवल 4 – इसे प्रोडक्शन शेड्यूलिंग स्टेज कहा जाता है।
स्तर 1 और स्तर 2 को सामान्य प्रकार के DCS के परिचालन चरण के रूप में माना जाता है जहां सभी घटकों को एक एकल विनिर्माण व्यक्ति की एकीकृत प्रणाली के तहत कवर किया जाता है। जबकि लेवल 3 और लेवल 4 गतिविधियों को नियंत्रित और शेड्यूल करने का प्रबंधन करता है।
जबकि Distributed control system की वास्तुकला में इसकी मुख्य रूप से तीन महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं जो इस प्रकार हैं:
- उच्च अंत नियंत्रण दृष्टिकोणों को आत्मसात करके औद्योगिक प्रक्रिया का स्वचालन।
- समग्र रूप से संपूर्ण चीजों की व्यवस्था
- कई नियंत्रण कार्यों को छोटे उप-प्रणालियों के रूप में वितरित किया जाता है जो प्रकृति में अर्ध-स्वायत्त होते हैं। वे एक उच्च गति संचार बस का उपयोग करके परस्पर जुड़े हुए हैं और संचालन में डेटा प्रबंधन, प्रक्रिया नियंत्रण, डेटा एड्रेसिंग, प्रक्रिया परीक्षा, डेटा रिपोर्टिंग, संचय और डेटा पुनर्प्राप्ति शामिल हैं।
Distributed control system वास्तुकला
उपरोक्त तीन विशेषताओं को एक Distributed control system के वास्तुशिल्प आरेख में स्पष्ट रूप से देखा जाता है। यहाँ, एक Distributed control system के 4 बुनियादी तत्व हैं:
इंजीनियरिंग कार्यक्षेत्र
DCS के लिए, ये तत्व पर्यवेक्षी नियंत्रक के रूप में कार्य करते हैं। यह एक कंप्यूटर डिवाइस या कोई भी पर्सनल कंप्यूटर हो सकता है जिसमें कंट्रोल बिल्डर एफ इंजीनियरिंग वर्कस्पेस के लिए एबीबी फ्रीलांस टाइप DCS जैसे निरंतर इंजीनियरिंग सॉफ्टवेयर हो। यह तत्व कंट्रोलिंग कॉन्फ़िगरेशन टूल प्रदान करता है जो उपयोगकर्ता को इंजीनियरिंग गतिविधियों का संचालन करने की अनुमति देता है जैसे कि नए लूप का विकास, कई I / O बिंदु बनाना, नियंत्रण और अनुक्रमिक तर्क बदलना, कई उपकरणों का कॉन्फ़िगरेशन, और घटक के लिए प्रत्येक I / O दस्तावेज़ तैयार करना। बहुत अधिक।
एचएमआई या ऑपरेटिंग कार्यक्षेत्र
यह तत्व संयंत्र मापदंडों की दक्षता, निगरानी और प्रबंधन के लिए नियोजित है। यह कोई भी मॉनिटरिंग डिवाइस या यहां तक कि एक पर्सनल कंप्यूटर भी हो सकता है जिसमें एक अलग सॉफ्टवेयर डिवाइस होता है जहां उपयोगकर्ता प्रक्रिया कारक मूल्यों को देख सकता है और तदनुसार कार्यक्षमता कर सकता है। ये HMI इकाइयाँ कई या एकल इकाइयाँ हो सकती हैं जहाँ एकल इकाइयाँ जोखिम भरी कीमत और प्रवृत्ति प्रदर्शित करने जैसी गतिविधियों के लिए जिम्मेदार होती हैं। जबकि कई इकाइयां कुछ पीसी डिस्प्ले फैक्टर, डेटा अधिग्रहण और लॉगिंग और ट्रेंड रिकॉर्ड के लिए जिम्मेदार हैं।
प्रक्रिया नियंत्रण इकाई
एक Distributed control system में, इस तत्व को स्थानीय नियंत्रण इकाई, प्रसंस्करण इकाई या वितरण नियंत्रक कहा जाता है। एक DCS में एक या अधिक PC इकाइयाँ हो सकती हैं जिन्हें विभिन्न I/O इकाइयों का उपयोग करके विस्तारित किया जा सकता है। प्रोसेस कंट्रोल यूनिट में एक शक्तिशाली सीपीयू सेक्शन, विस्तारित फील्ड बस क्षमता वाली एक संचार इकाई और दूर से जुड़े I/Os शामिल हैं। एक्चुएटर और सेंसर जैसे फील्ड उपकरण इस इकाई के लिए I/O घटकों से जुड़े हैं। कुछ फील्ड उपकरण आई/ओ मॉड्यूल से जुड़े बिना सीधे फील्ड बस से जुड़ सकते हैं। एक उपकरण जिसमें इस प्रकार हैकनेक्शन को स्मार्ट फील्ड डिवाइस कहा जाता है।
पीसी यूनिट को इनपुट इनपुट सेक्शन के माध्यम से कई सेंसर से प्राप्त होता है, प्राप्त इनपुट की जांच करता है और निष्पादित नियंत्रण तर्क के आधार पर हैंडल करता है, और आउटपुट सेक्शन के माध्यम से रिले और एक्ट्यूएटर को आउटपुट नियंत्रित करता है। को प्रसारित करता है।
संचार मीडिया
संचार का माध्यम DCS में एक महत्वपूर्ण भूमिका के रूप में कार्य करता है। यह इंजीनियरिंग कार्यक्षेत्र, प्रक्रिया इकाई, संचालन अनुभाग और स्मार्ट उपकरणों को जोड़ता है। यह डेटा को स्टेशनों तक पहुंचाता है। DCS में उपयोग किए जाने वाले सामान्य प्रकार के संचार प्रोटोकॉल में प्रोफिबस, डिवाइसनेट, ईथरनेट, फाउंडेशन फील्ड बस और अन्य शामिल हैं।
पूरे DCS के लिए केवल एक प्रोटोकॉल को लागू करना बहुत जरूरी नहीं है, कुछ स्तर केवल एक नेटवर्क का उपयोग करते हैं जबकि कुछ अन्य स्तर अलग-अलग नेटवर्क का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, मान लें कि फील्ड उपकरण, प्रोसेसिंग स्टेशन, और वितरित इनपुट और आउटपुट डिवाइस प्रोफिबस का उपयोग करके आपस में जुड़े हुए हैं और एचएमआई यूनिट, प्रोसेसिंग स्टेशन और इंजीनियरिंग कार्यक्षेत्र में संचार ईथरनेट का उपयोग करके किया जाता है जैसा कि निम्नानुसार दिखाया गया है:
DCS में संचार मीडिया
DCS का एक अतिरिक्त लाभ नियंत्रण स्थान के कुछ या सभी स्तरों का अतिरेक है। कई स्थितियों में, जटिल प्रक्रियाओं को अनावश्यक प्रकार के नियंत्रकों और अनावश्यक संचार नेटवर्क के साथ एम्बेड किया जाता है जैसे कि प्रमुख प्रसंस्करण लाइन में कोई समस्या अनावश्यक प्रसंस्करण इकाई के कारण अवलोकन और नियंत्रण गतिविधियों को प्रभावित नहीं करती है। ये एक Distributed control system में 4 मूलभूत तत्व हैं।
DCS की महत्वपूर्ण विशेषताएं
एक Distributed control system की मुख्य विशेषताएं हैं:
- जटिल प्रक्रियाओं का प्रबंधन
- सिस्टम अतिरेक
- कई पूर्व-परिभाषित कार्यात्मक ब्लॉक – DCS विशाल प्रणालियों को संभालने के लिए विभिन्न एल्गोरिदम, कई Standard अनुप्रयोग पुस्तकालय, पूर्व-परिभाषित और पूर्व-परीक्षण गतिविधियां प्रदान करता है।
- अधिक उन्नत एचएमआई डिजाइन जटिल प्रणालियों के प्रबंधन और निगरानी के लिए अनुमति देता है और पूरे DCS की केंद्रीकृत प्रणाली के रूप में भी कार्य करता है।
- बढ़ी हुई मापनीयता – DCS आर्किटेक्चर अधिक लचीलेपन की अनुमति देता है जिसका उपयोग सर्वर सिस्टम की किसी भी श्रेणी के लिए किया जा सकता है
- सिस्टम संरक्षण
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