تفاوت PLC و DCS

یکی از رایج ترین سوالات در سیستم های کنترل صنعتی و اتوماسیون این است که “تفاوت بین PLC و DCS چیست؟ برای درک کامل تفاوت بین این دو سیستم، باید به تاریخچه کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (Programmable Logic Controllers : PLC) و سیستم های کنترل توزیع شده (Distributed Control Systems: DCS) نگاهی بیاندازیم و اجزای داخلی آنها را تجزیه کنیم.

 

تفاوت بین PLC و DCS چیست؟

به طور عمومی، تفاوت‌های بین PLC و DCS عبارتند از:

1. محیط برنامه‌ریزی: PLC‌ها معمولاً از محیط برنامه‌ریزی پایه‌ای استفاده می‌کنند که متشکل از زبان برنامه‌نویسی خاص، مانند Ladder Logic، است. این محیط‌ها برای برنامه‌نویسان معمولاً ساده‌تر و مفهومی‌تر هستند. به عنوان مقابل، DCS‌ها معمولاً از نرم‌افزارهای پیشرفته‌تر و قابلیت‌های برنامه‌ریزی پیچیده‌تر، مانند پایتون یا C++, استفاده می‌کنند.

2. مدیریت سیستم: DCS‌ها اغلب قابلیت‌های پیشرفته‌تری در مدیریت سیستم دارند. آنها می‌توانند اطلاعات بیشتری را در مورد عملکرد و وضعیت ماشین‌ها، سنسورها و تجهیزات جمع‌آوری کنند و امکانات مانیتورینگ و ردیابی پیشرفته‌تری را فراهم کنند. PLC‌ها به طور کلی ترکیبی از سخت‌افزار ساده‌تر و قابلیت‌های محدودتر را دارند.

3. قابلیت انعطاف‌پذیری: DCS‌ها قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری دارند و می‌توانند با تعداد بیشتری واحد و تجهیزات متصل شوند. آنها به طور معمول شبکه‌های توزیع شده دارند که امکان اضافه کردن و حذف واحدها را فراهم می‌کنند. PLC‌ها معمولاً به صورت مستقل عمل می‌کنند و در مواردی که نیاز به اتصال واحدها و هماهنگی بین آنها وجود دارد، محدودیت‌هایی دارند.

4. امنیت: به دلیل ماهیت توزیع شده خود، DCS‌ها معمولاً دارای مکانیزم‌های امنیتی پیشرفته‌تری برای حفاظت در برابر حملات و نفوذ هستند. آنها می‌توانند از رمزنگاری قوی، سیستم‌های دسترسی کاربر و کنترل دسترسی برای محدود کردن دسترسی به اجزای سیستم استفاده کنند. PLC‌ها نیز به امنیت توجه می‌کنند، اما به طور کلی قابلیت‌های امنیتی پیشرفته‌تری را در مقایسه با DCS‌ها ندارند.

5. هزینه: به طور معمول، PLC‌ها هزینه مقرون به صرفه‌تری برای پروژه‌های کوچکتر و خاص هستند، در حالی که DCS‌ها مناسب‌تر برای پروژه‌های بزرگتر و پیچیده‌تر هستند. PLC‌ها به دلیل ساختار ساده‌تر و همچنین حجم بازار بزرگتر، هزینه کمتری را در برابر DCS‌ها دارند.

 

تاریخچه PLC

پی ال‌سی‌ ها به‌منظور جایگزینی یک سیستم کنترلی قدیمی که وابسته به رله‌ها و کنتاکتورها بود، اختراع شدند. سیستم‌های کنترل توزیع شده یا DCS نیز برای پاسخگویی به نیازهای اضافی در صنعت اتوماسیون اختراع شدند. آنها به منظور جایگزینی ال‌سی‌ها معرفی نشده‌اند، بلکه با آنها همزیستی دارند و عملکرد یک کارخانه را بهبود می‌بخشند.

نیاز به ال‌سی‌ها به دلیل عدم انعطاف‌پذیری و زمان زیاد موردنیاز برای تعمیر و نگهداری سیستم‌های قدیمی به وجود آمد. عیب‌یابی سیستم‌های قدیمی به دلیل تعداد زیاد اتصالات، سیم‌ها و مسیرهای نامشخص دشوار بود. سیستم‌های کنترل هنوز هم با استفاده از کنترل‌های رله عمل می‌کردند، به این معنی که تمام اتاق‌ها دیوارهایی پر از رله، بلوک‌های ترمینال و سیم داشتند.

مردم به دنبال یک مدل بسیار کارآمدتر بودند. آنها نیاز داشتند که یک سیستم کارآمدتر و پیشرفته‌تری داشته باشند که قادر باشد زمان از کار افتادن دستگاه را کاهش دهد. همچنین، در محیطی که کثیف و روغنی است و سر‌و‌صدای زیادی دارد، قابل عملکرد باشد و امکان گسترش مدولار را فراهم کند.

در سال ۱۹۷۱، آلن برادلی یک طرح جدید به نام Bulletin ۱۷۷۴ ال‌سی ارائه کرد. در حالی که شرکت‌های دیگر در حال طراحی نمونه‌های اولیه بودند، آلن برادلی به خاطر نوآوری خود معروف به ال‌سی شد. با این حال، ریچارد مورلی که با مودیکون همکاری می‌کرد، به طور کلی به عنوان پدر ال‌سی شناخته می‌شود. وی با طراحی کنترل‌کننده‌ی برنامه‌پذیر اصلی با استفاده از لاجیک نماینده و ایجاد برنامه‌نویسی با لاجیک نماینده، شهرت دارد.

 

مقایسه PLC و DCS 

“PLC (Programmable Logic Controller) و DCS (Distributed Control System) هر دو سیستم‌های کنترل صنعتی هستند ولی دارای تفاوت‌های اساسی است. در ادامه، تفاوت‌های اصلی بین PLC و DCS را توضیح می‌دهم.

1- معماری سیستم:
PLC دارای معماری محلی است، به این معنی که واحدهای PLC مستقل و متمرکز هستند و به طور معمول در یک مکان مشخص نصب می‌شوند. هر واحد PLC به صورت مستقل برنامه‌ریزی و کنترل می‌شود.

DCS دارای معماری توزیع شده است. در سیستم DCS، کنترل به طور گسترده در سراسر سیستم توزیع شده است. واحدهای کنترل مرکزی و واحدهای میدانی به طور متمرکز یا توزیع شده در سراسر پروسه نصب می‌شوند و با هم ارتباط برقرار می‌کنند.

2- انتقال داده و شبکه:
در PLC، ارتباط بین واحدها معمولاً از طریق شبکه‌های محلی محدود است. اطلاعات و سیگنال‌ها بین واحدهای PLC به صورت مستقیم ارسال و دریافت می‌شوند.

در سیستم DCS، استفاده از شبکه‌های صنعتی گسترده‌تر است. این شبکه‌ها امکان انتقال داده بین واحدهای کنترل مرکزی و واحدهای میدانی را فراهم می‌کنند و امکاناتی مانند امنیت، قابلیت اطمینان و قابلیت گسترش را بهبود می‌بخشند.

3- سطح پردازش و کنترل:
PLC به طور عمده برای کنترل سطوح پایینتر واحدهای محلی استفاده می‌شوند، مانند کنترل ورودی/خروجی دستگاه‌ها و اجرای عملیات منطقی. PLC به صورت سریع و با زمان پاسخ کوتاه عمل می‌کند و برای کنترل فرایندهای ساده و کوچک مناسب است.

DCS برای کنترل فرایندهای صنعتی و پیچیده با سطوح پردازش بالاتر استفاده می‌شود. این سیستم‌ها قابلیت کنترل و مدیریت گسترده‌تری را در سراسر پروسه صنعتی فراهم می‌کنند.

4- قابلیت گسترش و انعطاف‌پذیری:
PLCها برای کاربردهای کوچک تا متوسط مناسب هستند و به راحتی قابل گسترش و انعطاف‌پذیری هستند. می‌توان واحدهای PLC جدید را به شبکه اضافه کرده و برنامه‌ریزی مجدد را انجام داد.

DCS بیشتر برای کاربردهای صنعتی بزرگ و پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم‌ها معمولاً انعطاف‌پذیری بیشتری دارند و به راحتی قابل گسترش هستند، به خصوص برای سیستم‌های پروسه‌ای پیچیده که نیاز به کنترل گسترده‌تر و توزیع شده دارند.

5- برنامه‌ریزی و برنامه نویسی:
برنامه‌ریزی PLC با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی خاصی مانند Ladder Logic، Function Block Diagram و Structured Text صورت می‌گیرد.

برنامه‌ریزی DCS عموماً با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی سیستم انجام می‌شود. این نرم‌افزارها امکان برنامه‌ریزی توابع کنترلی پیچیده و تنظیم پارامترها را فراهم می‌کنند.

6- اهمیت زمان و قابلیت اطمینان:
PLC به خاطر زمان پاسخ کوتاه و قابلیت اطمینان بالا، در کاربردهایی که نیاز به واکنش سریع و کنترل سطوح پایینتر دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

DCS به خصوص در کاربردهایی که نیاز به کنترل گسترده‌تر و سیستم‌های پیچیده‌تر و توزیع شده‌تر استفاده می‌شود. در این کاربردها، قابلیت اطمینان بالا و زمان واکنش سریع نیز بسیار مهم هستند.