DCS - Distributed Control System

ၿမန္မာအင္ဂၽင္နီယာဖိုရမ္မွာ 'PLC ႏွင့္ DCS ဘာကြြာျခားလဲဆိုတာ သိခ်င္ပါတယ္' လို႔ ေမးလာတဲ႔အခါ၊ ေၿဖႀကားၿဖစ္တဲ႔ post  ေလးကို ၿပန္လည္ကူးယူေဖာ္ၿပလိုက္ပါတယ္။

'DCS' အေႀကာင္းေၿပာမယ္ဆိုလၽွင္၊ Basic Control Theory မွ စေၿပာဖို႔ လိုအပ္ပါလိမ္႔မယ္။ ဒီေနရာမွာ Basic Control Theory နဲ႔ပက္သက္လို႔ ေရးသား ေဖာ္ၿပထားတာရိွပါတယ္။ 'PLC' ဟာ controller အမၽိဳးအစားတခုၿဖစ္ၿပီး၊ 'DCS' ကေတာ႔ controllers အမၽားအၿပားကို networks နဲ႔ ခၽိတ္ဆက္ကာ၊ communication နဲ႔ monitoring အၿဖစ္ အသံုးၿပဳထားတဲ႔ system လို႔ အလြယ္တကူ ေၿပာနိဳင္ပါတယ္။ DCS ကို စက္မွဳကုန္ထုတ္လုပ္ငန္း manufacturing system ေတြရဲ႕ production line ေတြမွာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ monitor and control distributed equipment အၿဖစ္ Electrical power grids and electrical generation plants, Environmental control systems, Traffic signals, Radio signals, Water management systems, Oil refining plants, Metallurgical process plants, Chemical plants, Pharmaceutical manufacturing, Sensor networks အစရိွတဲ႔ လုပ္ငန္း နယ္ပယ္ေတြမွာလည္း၊ တတ္ဆင္ႀကသလို၊ Dry cargo bulk နဲဲ႔ oil carrier ships ဆိုတဲ႔ သေဘ္ာေတြ မွာလည္း၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

Fig. Distributed Control System

DCS မွာ custom designed ဆိုတဲ႔  အသံုးၿပဳမယ္႔သူရဲ႕ လုပ္ငန္းလိုအပ္ခၽက္အတိုင္း ေရးဆြဲထားတဲ႔ processors ေတြကို၊ controllers ေတြအၿဖစ္၊ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ interconnections နဲ႔ communications အတြက္၊ communication protocol အေနနဲ႔၊ ေရးဆြဲ သတ္မွတ္ အသံုးၿပဳၿခင္းလို႔ ဆိုနိဳင္ပါတယ္။ input နဲ႔ output modules ေတြဟာ DCS ရဲ႕ component parts ေတြၿဖစ္ပါတယ္။ input modules ေတြဟာ၊ process သို႔မဟုတ္ field ထဲမွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ input instruments ေတြမွ အခၽက္အလက္ information ေတြကို၊ လက္ခံရယူၿပီး၊ output modules ေတြမွတဆင္႔ field ထဲမွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ output instruments ေတြသို႔၊ transmit instructions ေတြ ၿပန္လည္ေပးပို႔ပါတယ္။ processor ေတြကို computer bus သို႔မဟုတ္ electrical bus ေတြ အသံုးၿပဳကာ ဆက္သြယ္ၿပီး၊ modules တခုနဲ႔တခုကိုေတာ႔ multiplexer သို႔မဟုတ္ demultiplexers ေတြကို၊ အသံုးၿပဳကာ ဆက္သြယ္ထားပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ central controller နဲ႔ distributed controllers ေတြ အပါအဝင္၊ HMI လို႔ေခါါတဲ႔ human–machine interface တနည္းအားၿဖင္႔ control consoles တို႔ကိုလည္း bus ေတြ အသံုးၿပဳကာ၊ ဆက္သြယ္ထားပါတယ္။

DCS ကို switches ေတြ, pumps ေတြနဲ႔ valves ေတြကဲ႔သို႔ physical equipment ေတြၿဖင္႔၊ တိုက္ရိုက္ ခၽိတ္ဆက္ အသံုးၿပဳသလို၊ SCADA system ကဲ႔သို႔ တဆင္႔ခံ intermediate system မွ တဆင္႔ ခၽိတ္ဆက္ကာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ တခါတရံ DCS နဲ႔ SCADA လို႔ေခါါတဲ႔ supervisory control and data acquisition တို႔ကို subtle အေနနဲ႔ ေရာေထြးတတ္ပါတယ္။ DCS ဟာ control manufacturing processes မွာ တိကၽေစဖို႔ dedicated system အၿဖစ္၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳထားတဲ႔ စနစ္တခုၿဖစ္ပါတယ္။ အထူးသၿဖင္႔ batch-oriented လို႔ေခါါတဲ႔ အဆက္မၿပတ္ continuous အေနနဲ႔ ထုတ္လုပ္ေနရတဲ႔ oil refining, petrochemicals, central station power generation, fertilizers, pharmaceuticals, food and beverage manufacturing, cement production, steel making နဲ႔ paper making တို႔လို၊ ကုန္ထုတ္လုပ္မွဳ manufacturing processes ေတြမွာ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

DCS ကို sensors ေတြ၊ actuators ေတြနဲ႔ ခၽိတ္ဆက္ကာ၊ plant မွာၿဖတ္သန္းသြားမယ္႔ material ရဲ႕ flow control ကို၊ set point control အၿဖစ္၊ ထိန္းသိမ္းေပးပါတယ္။ control loop အတြင္းမွ pressure sensors ေတြ controllers ေတြနဲ႔ control valves ေတြကို ခၽိတ္ဆက္ကာ၊ အသံုးၿပဳၿခင္းလည္း ၿဖစ္ပါတယ္။ controller မွ signal conditioning input/ output (I/O) device သို႔ pressure သို႔မဟုတ္ flow measurements ဝင္ေရာက္လာပါတယ္။ ဝင္ေရာက္လာတဲ႔ measured variable ဟာ certain point ေရာက္ရိွသြားတဲ႔အခါ၊ controller မွ valve သို႔မဟုတ္ actuation device အား၊ fluidic flow process ရဲ႕ desired set point သို႔ေရာက္ရိွသည္အထိ၊ အဖြင္႔အပိတ္ ေဆာင္ရြက္ေစပါတယ္။ ေရနံခၽက္စက္ရံုႀကီးေတြမွာေတာ႔ အရည္အတြက္ ေထာင္ခၽီတဲ႔ I/ O points ေတြနဲ႔ အရြယ္အစားႀကီးမားတဲ႔ DCS ေတြကို၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

စကၠဴစက္ရံုေတြ၊ လည္ပတ္နံွဳးအမၽိဳးမၽိဳးရရိွေစရန္ variable speed drives အေၿမာက္အမၽား တတ္ဆင္ထားတဲ႔ motor control centers ေတြ၊ cement kilns ကဲ႔သို႔ ဘိလပ္ေၿမ စက္ရံုေတြနဲ႔ သတၱဳတူးေဖာ္ၿခင္း mining operations မွ သတၱဳထုတ္လုပ္မွဳနည္းစဥ္ processing facilities ေတြ အစရိွတဲ႔ စက္မွဳကုန္ထုတ္လုပ္ငန္းေတြမွာ၊ သက္ဆိုင္ရာ ထုတ္ကုန္ ပစၥည္း products အတြက္၊ သီးသန္႔သတ္မွတ္ထားတဲ႔ associated quality အရည္အေသြးကို၊ ထိန္းညွိထားရန္လိုအပ္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ QCS ဆိုတဲ႔ quality control system အၿဖစ္၊ associated quality အရည္အေသြးအေနနဲ႔ ထိန္းညွိထားရန္ DCS ကိုအသံုးၿပဳႀကတယ္လို႔ ဆိုနိဳင္ပါတယ္။ သမရိုးကၽ typical DCS ေတြမွာ၊ အခၽိတ္အဆက္မိမိ functionally ဒါမွမဟုတ္ လိုက္ေလၽွာညီေထြ geographically ေဆာင္ရြက္ေပးမယ္႔ distributed digital controllers ေတြကို၊ networks နဲ႔ ခၽိတ္ဆက္ၿပီး၊ communication နဲ႔ monitoring system အၿဖစ္ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

distributed digital controllers ေတြကို၊ control box တခုတည္းမွာ တတ္ဆင္ထားေလ့ရိွၿပီး၊ အရည္အတြက္ (၁) ခုမွ (၂၅၆) ခုထက္ပိုတဲ႔ control loops ေတြကို၊ ထိေရာက္စြာ executing အေနနဲ႔ regulatory အၿဖစ္ ထိန္းသိမ္းေပးနိဳင္ပါတယ္။ input/ output (I/ O) devices ေတြကို controller ၿဖင္႔အတူတြဲကာ integral အေနနဲ႔ တတ္ဆင္ထားတတ္သလို၊ အေဝးတေနရာမွာ remotely အေနနဲ႔တတ္ဆင္ထားၿပီး၊ field network မွတဆင္႔ ဆက္သြယ္ေစတာကိုလည္း၊ ေတြ႔ရတတ္ပါတယ္။ လက္ရိွအသံုးၿပဳေနတဲ႔ controllers အမၽားစုဟာ အခၽက္အလက္ေပါင္း ေၿမာက္မၽားစြာကို extensive computational capabilities အေနနဲ႔ လက္ခံရယူၿပီး၊ တခၽိန္တည္းမွာ transmit instructions ေတြ ၿပန္လည္ေပးပို႔ နိဳင္သလို၊ proportional, integral နဲ႔ derivative ဆိုတဲ႔ PID control ကိုအသံုးၿပဳကာ၊ အစီအစဥ္တကၽ logically and sequentially control အေနနဲ႔ ေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ သာမန္ neural networks ေတြနဲ႔ ဆက္သြယ္ရံုသာမက ရွဳပ္ေထြးနက္နဲတဲ႔ fuzzy applications ေတြ အတြက္ပါ၊ ဆက္သြယ္ေပးနိဳင္ပါတယ္။ DCS systems ေတြမွာ အခၽက္အလက္ေတြနဲ႔ စြမ္းေဆာင္မွဳေတြ ေပၽာက္ကြယ္မသြားနိဳင္မယ္႔ redundant processors ေတြကိုသာ အသံုးၿပဳႀကၿပီး၊ control system ကို reliability အေနနဲ႔ လိွဳက္ေလၽွာညီေထြစြာ၊ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။


Reference and image credit to : "Introduction to Industrial Control Networks". IEEE Communications Surveys and Tutorials. 2012., Stout, T. M. and Williams, T. J. (1995). "Pioneering Work in the Field of Computer Process Control". IEEE Annals of the History of Computing 17 (1)., http://www.isa.org/

Remark : All publications and images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.