چگونه سیستم‌های PLC و DCS را برای اشتراک‌گذاری داده‌های زمان واقعی به‌طور یکپارچه ادغام کنیم

مقدمه: روند رو به رشد در اتوماسیون صنعتی

بر اساس مطالعات اخیر، بیش از ۷۲٪ از کارخانه‌های صنعتی در آمریکای شمالی از هر دو سیستم PLC و DCS در عملیات خود استفاده می‌کنند. با این حال، تنها ۳۸٪ از این تأسیسات دارای پلتفرم‌های کاملاً یکپارچه برای اشتراک‌گذاری داده در زمان واقعی هستند. انتظار می‌رود تقاضا برای یکپارچگی بی‌وقفه با نرخ ۱۱٪ سالانه افزایش یابد زیرا کارخانه‌ها به سمت تحول دیجیتال و استانداردهای صنعت ۴.۰ حرکت می‌کنند.

درک نقش PLC و DCS

کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLCs) در انجام وظایف گسسته و با سرعت بالا مانند بسته‌بندی و مونتاژ بسیار موفق هستند. در مقابل، سیستم‌های کنترل توزیع‌شده (DCS) برای فرآیندهای پیوسته در صنایعی مانند نفت و گاز، مواد شیمیایی و تولید برق طراحی شده‌اند. ادغام هر دو سیستم تضمین می‌کند که تصمیم‌گیری تا ۲۵٪ سریع‌تر انجام شود و هماهنگی عملیات پیچیده کارخانه را بهبود می‌بخشد.

مزایای کلیدی یکپارچه‌سازی

• تبادل داده در زمان واقعی باعث کاهش زمان توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده تا ۳۰٪ می‌شود.
• نظارت متمرکز بهره‌وری اپراتور را بهبود می‌بخشد و زمان پاسخگویی متوسط را از ۱۰ دقیقه به کمتر از ۳ دقیقه کاهش می‌دهد.
• نگهداری پیش‌بینانه با سیستم‌های یکپارچه هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد 15–20% سالانه.
• سیستم‌های ترکیبی انطباق با ایمنی را افزایش می‌دهند، با کاهش گزارش‌شده در نرخ حوادث به میزان 12% در کارخانه‌های شیمیایی.

چالش‌های یکپارچه‌سازی

با وجود مزایای واضح، یکپارچه‌سازی بدون موانع نیست. مهندسان اغلب با مسائلی مانند:

• ناسازگاری پروتکل: ۴۰٪ از کارخانه‌ها گزارش داده‌اند که در هماهنگی پروتکل‌های Modbus، OPC UA و پروتکل‌های اختصاصی فروشندگان مشکل دارند.
• ریسک‌های تأخیر: تأخیر در انتقال داده‌ها می‌تواند باعث زیان‌های ۵۰۰,۰۰۰ دلار سالانه در عملیات‌های بزرگ‌مقیاس شود.
• تهدیدات امنیت سایبری: شبکه‌های یکپارچه در صورت عدم تأمین امنیت مناسب، ۲۵٪ بیشتر در معرض دسترسی غیرمجاز قرار دارند.

بهترین روش‌ها برای اشتراک‌گذاری داده‌های لحظه‌ای

کارشناسان چندین استراتژی را برای غلبه بر این چالش‌ها توصیه می‌کنند:

1. پذیرش پروتکل‌های استاندارد مانند OPC UA برای تضمین سازگاری بین فروشندگان مختلف.
2. سرمایه‌گذاری در شبکه‌های اترنت صنعتی با سرعت بالا برای کاهش تأخیر تا بیش از ۴۰٪.
3. استفاده از مکانیزم‌های افزونگی و سوئیچ خودکار برای تضمین ۹۹.۹٪ زمان کار در فرآیندهای حیاتی.
4. اجرای تست مداوم سیستم برای حفظ دقت داده‌ها در تمام لایه‌های کنترل.

بینش‌های صنعتی و نظرات کارشناسان

بر اساس تجربه میدانی، شرکت‌هایی که معماری‌های ترکیبی PLC-DCS را اتخاذ می‌کنند، اغلب در سال اول بهره‌برداری ۱۰–۱۵٪ افزایش تولید را تجربه می‌کنند. علاوه بر این، تحلیل‌های پیش‌بینی که در این سیستم‌ها ادغام شده‌اند، نشان داده‌اند که عمر ماشین‌آلات را به طور متوسط ۳.۵ سال افزایش می‌دهند. تحلیل‌گران پیش‌بینی می‌کنند که تا سال ۲۰۳۰، بیش از ۶۵٪ کارخانه‌های جهان بر روی سیستم‌های کنترل ترکیبی فعالیت خواهند کرد.

انتخاب فروشندگان و ابزارهای مناسب

فروشندگان اصلی از جمله هانیول، زیمنس، ABB و Allen-Bradley اکنون راه‌حل‌هایی با قابلیت همکاری بومی ارائه می‌دهند. کارخانه‌هایی که سیستم‌هایی با ویژگی‌های یکپارچه‌سازی داخلی انتخاب می‌کنند، هزینه‌های مهندسی را تا ۱۸٪ کاهش می‌دهند. علاوه بر این، پلتفرم‌های مقیاس‌پذیر به کارخانه‌ها اجازه می‌دهند بدون نیاز به بازسازی‌های پرهزینه گسترش یابند و در کارخانه‌های بزرگ، صرفه‌جویی تخمینی ۲ میلیون دلار در طول یک دهه را به همراه دارند.

مطالعه موردی: یکپارچه‌سازی کارخانه شیمیایی

یک کارخانه شیمیایی متوسط PLCهای Allen-Bradley را با DCS هانیول یکپارچه کرد. از طریق پایش لحظه‌ای داده‌های جریان و فشار، اپراتورها می‌توانستند فرآیندها را فوراً تنظیم کنند. نتایج قابل توجه بودند:

• کاهش ضایعات به میزان 15%.
• افزایش بهره‌وری تولید به میزان 12%.
• کاهش حوادث ایمنی سالانه به میزان 9%.
• صرفه‌جویی کلی هزینه به میزان ۱.۲ میلیون دلار در ۱۸ ماه.

مقایسه سریع: PLC در مقابل DCS

نتیجه‌گیری: آینده کنترل هیبریدی

یکپارچه‌سازی بی‌وقفه سیستم‌های PLC و DCS به یک عامل موفقیت حیاتی در اتوماسیون صنعتی مدرن تبدیل شده است. با به‌کارگیری بهترین روش‌ها، انتخاب راه‌حل‌های قابل همکاری و بهره‌گیری از داده‌های زمان واقعی، شرکت‌ها می‌توانند بهره‌وری را تا ۲۰٪ افزایش دهند، زمان توقف را تا ۳۰٪ کاهش دهند و کارخانه‌هایی ایمن‌تر و هوشمندتر برای آینده تضمین کنند.

برای اطلاعات بیشتر، موارد محبوب زیر را در Nex-Auto Technology بررسی کنید.