تعریف و کاربردهای سامانه های کنترل و ایمنی DCS/SIS

سامانه ی کنترل فرآیند

سامانه ی کنترل فرآیند به عنوان مغز متفکر یک سامانه ی اتوماسیون صنعتی، عبارت است از مجموعه ای از سخت افزار و نرم افزارهای رایانه ای که براساس اقتضائات خاص محیط های صنعتی طراحی و ساخته شده اند و وظیفه ی آنها کنترل عملکرد بخش های مختلف فرآیند ها و خطوط تولید صنعتی، براساس برنامه ای که از قبل در آن تعبیه شده، می باشد. اطلاعات نقاط مختلف یک فرآیند که گاهی تعداد این نقاط به بیش از صد هزار می رسد توسط ادوات اندازه گیری مختلف (حسگرها و ترانسمیترها) اندازه گیری شده و از طریق شبکه های ارتباطی صنعتی به سامانه های کنترل منتقل می شود. سامانه ی کنترل با تبعیت از برنامه ی کنترلی، مقادیر این پارامترها را با مقادیر مطلوب مقایسه کرده و براساس تفاوت مقادیر اندازه گیری شده و مطلوب، فرامین لازم را برای تصحیح مقادیر مذکور به بخش های مرتبط در فرآیند صادر می کند و این فرامین توسط عملگرهای مختلف به بخش مربوطه در فرآیند تولید اعمال می گردد.
عملکرد سامانه ی کنترل در یک پلنت فرآیندی را می توان با عملکرد مغز یک موجود زنده مقایسه نمود. همانطور که مغز وظیفه ی کنترل و نظارت بر عملکرد تمامی بخش های بدن و تولید عکس العمل مناسب در مواجهه با شرایط گوناگون را بر عهده دارد، سامانه ی کنترل صنعتی نیز چنین نقشی را در یک پلنت صنعتی عهده دار است.
در ادبیات صنعتی، سیستم های کنترل فرآیندی دارای نام عمومی DCS هستند که معادل فارسی آن سامانه کنترل توزیع شده می باشد.

تعریف سامانه ی ایمنی صنعتی

در واحدهای فرآیندی در کنار سیستم کنترل فرآیند، از سامانه های ایمنی نیز استفاده می شود. این سامانه ها عموماً با عنوان SIS شناخته می شوند. SIS مجموعه ای از ادوات کنترل صنعتی شامل حسگرها، ترانسمیترها، لاجیک سالور و عملگرها هستند که وظیفه ی آنها پایش مداوم فرآیند با منظور تشخیص به موقع شرایط به ذاته خطرناک و قراردادن فرآیند در یک وضعیت ایمن در صورت بروز شرایط خطرناک، با هدف ممانعت از وارد آمدن صدمه به فرآیند، کارکنان و محیط زیست است.

تبیین نقش سامانه های کنترل و ایمنی صنعتی

استفاده ی بهینه از سامانه های کنترل در سرتاسر زنجیره ی تولید صنایع مختلف کارخانه ای و فرآیندی، افزایش سرعت تولید، ارتقاء کیفیت و کمیت محصول، دستیابی به کیفیت پایدار در محصول، کاهش ضایعات مواد اولیه، بهینه سازی مصرف انرژی، حفظ ایمنی تجهیزات فرآیندی، کارکنان و نیروی انسانی، مصونیت فرآیند از مشکلات ناشی از خطا و خستگی نیروی انسانی و در یک کلام افزایش بهره وری و سودآوری را در پی دارد.
طی دهه های گذشته استفاده از سامانه ی کنترل در فرآیندهای صنعتی از یک انتخاب فراتر رفته و تبدیل به یک الزام شده است تا جایی که امروزه تصور یک فرآیند صنعتی بدون بکارگیری سامانه های کنترل صنعتی غیرممکن می نماید. این در حالی است که سهم این سامانه ها از ارزش مالی یک فرآیند بسیار اندک بوده و به ندرت از 2درصد فراتر می رود اما در عین حال به جرأت می توان ادعا نمود که عملیات مطلوب و بی نقص یک فرآیند صنعتی 100درصد به این سامانه ها وابسته است.
همانطور که پیش از این گفته شد نقش اساسی سامانه های ایمنی عبارت است از تشخیص شرایط بالقوه خطرناک و هدایت پلنت به وضعیتی که صدمات مالی، جانی و زیست محیطی را به حدقل ممکن کاهش دهد.

بازیگران اصلی بازار سیستم های کنترل و ایمنی صنعتی

مطرح ترین و عمده ترین بازیگران بازار سیستم های کنترل و ایمنی در صنایع فرآیندی (DCS) در دنیا از حدود 50 سال پیش تا کنون عمدتاً شرکت های آمریکایی و پس از آن شرکت های ژاپنی بوده اند که در ادامه به چند برند پیشرو در بازار جهانی اشاره شده است:
• شرکت Honeywell آمریکا؛
• شرکت Emerson آمریکا؛
• شرکت FoxBoro آمریکا؛
• شرکت Yokogawa ژاپن (با همکاری FoxBoro آمریکا)؛
• شرکت Yamatake ژاپن (با همکاری Honeywell آمریکا)؛
• شرکت ABB (چند ملیتی)؛
• شرکت Siemens آلمان؛
• شرکت HIMA آلمان؛
همانطور که ملاحظه می فرمایید دو برند معتبر ژاپنی در فهرست بالا با مشارکت شرکت های آمریکایی شکل گرفته و به فعالیت خود ادامه می دهند که این امر به نوعی بیانگر تسلط شرکت های آمریکایی بر بازار جهانی این تجهیزات است.

وضعیت صنایع راهبردی کشور از نظر بهره مندی از سامانه های کنترل و ایمنی

با عنایت به آنچه پیش از این در مورد سامانه های کنترل و نقش بی بدیل آنها در عملکرد و ایمنی فرآیندهای صنعتی گفته شد و نظر به اهمیت راهبردی صنایع فرآیندی بزرگ کشور همچون صنعت نفت، در حال حاضر تمامی این صنایع از سطح قابل قبولی از سامانه های کنترل و فناوری های مربوطه برخوردارند. زنجیره ی طراحی، تأمین و ساخت سیستم های کنترل مورد نیاز صنایع کشور را می توان به دو بخش عمده ی زیر دسته بندی نمود:
1. ساخت سخت افزارها (کارت های الکترونیک) و توسعه نرم افزارهای مربوطه؛
2. یکپارچه سازی سیستم ؛
در سال های اخیر شرکت های ایرانی به توانمندی بالایی در امر یکپارچه سازی سامانه های کنترل و ایمنی دست یافته اند و به طوری که به جرأت می توان ادعا نمود که امروز هیچ پروژه ی سامانه ی کنترل و ایمنی (DCS/SIS) از سکوهای عظیم نفتی گرفته تا واحدهای پالایش و پتروشیمی وجود ندارد که به دست توانگر صنعتگران ایرانی قابل اجرا نباشد. سرآغاز دوران اثبات توانمندی شرکت های ایرانی در امر یکپارچه سازی سیستم های کنترل را می توان اوایل دهه 1390 دانست؛ زمانی که با شدت یافتن تحریم ها علیه ایران و خروج شرکت های یکپارچه ساز خارجی، نقش شرکت های یکپارچه ساز داخلی پررنگ تر شد. خوشبختانه طی دهه ی گذشته برخی از عظیم ترین پروژه های کشور توسط شرکت های ایرانی به انجام رسیده که از آن جمله می توان به پروژه ی سیستم کنترل و ایمنی پالایشگاه ستاره خلیج فارس و فازهای مختلف پارس جنوبی اشاره نمود.
در حال حاضر تعداد قابل توجهی شرکت یکپارچه ساز در بازار ایران فعالیت دارند که از این مجموعه می توان حدود 30 شرکت را به عنوان شرکت های شاخص برشمرد، اگرچه بیش از 80 درصد سهم بازار در این بخش در اختیار چند شرکتی است که شاید تعداد آنها از تعداد انگشتان یک دست فراتر نرود.
اما نکته ای که باید به آن توجه نمود لزوم حذف سلطه ی برندهای خارجی سازنده ی سخت افزارها و نرم افزارهای سیستم های کنترل و ایمنی بر صنعت نفت و سایر صنایع راهبردی و زیرساختی کشور است. با کمال تأسف باید اعلام نمود که در حال حاضر در بخش سیستم های کنترل اتوماسیون فرآیندی، 99% بازار در صنایع فرآیند به -ویژه صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و پالایشگاهی در اختیار شرکت های Emerson، Honeywell و Yokogawa است و در بخش سیستم های کنترل اتوماسیون کارخانه ای نیز همین سهم از بازار صنایع سیمان، معدن، مس، فولاد، نیروگاهی، مواد غذایی و … تماماً در اختیار دو شرکت Siemens و ABB می باشد.
اما در کمال مسرت، امر مهم و راهبردی حذف وابستگی شدید و تهدیدزای صنایع کشور به سیستم های کنترل و ایمنی خارجی، به پشتوانه ی توانمندی اثبات شده ی شرکت های ایرانی که با تلاش و کوشش فراوان و علیرغم وجود موانع متعدد داخلی و خارجی توانسته اند، محصولاتی مشابه و حتی برتر از محصولات خارجی را به صنعت عرضه کنند، تحقق یافتنی و در دسترس است.