آشنایی با سیستم کنترل فیلدباس و انواع کابل های آن
مقدمه:
(FCS (Field bus Control System جدیدترین تکنولوژی سیستم کنترل در دنیا می باشد، که بعد از Data Control System) DCS) به بازار آمده است. استاندارهایی در ارتباط آنالوگ ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و یا ۱ تا ۵ ولت برای سیگنال الکترونیکی و ۳-۱۵ psi برای سیگنال نیوماتیکی جهت انتقال سیگنال کنترل و ابزارهای انداز ه گیری، از ادوات فیلد به اتاق کنترل وجود دارد. اما فیلدباس یک ارتباط دیجیتال با پروتکل خاص خود می باشد. این پروتکل متفاوت با سایر پروتکل هاست، زیرا در پروتکل های دیگر هدف فقط انتقال اطلاعات بوده ولی در طراحی پروتکل فیلد باس اهداف کنترلی و کاربرد فرآیندی منظور شده و هدف فقط رتباط دیجیتال نیست.
بحث ارتباط هوشمند در اواسط دهه ۸۰ ، تحول مهمی در زمینه ارتباط دیجیتال ایجاد کرد. به بیان ساده، فیلدباس یک شبکه ارتباطی دو طرفه سریال و تمام دیجیتال با پروتکل Multi-drop ما بین ادوات و وسایل ابزار دقیق هوشمند فیلد (Intelligent Field Device) همچون سنسورها (Sensors)، عملگرها (Actuators)، رانسمیترها (Transmitters) و… با کنترلر و کنترل مرکزی می باشد و هدف در این سیستم توزیع کار کنترلی و استراتژی کنترل در کل ادوات فیلد است.
شبکه فیلد باس شبیه LAN بوده و ترکیبی از سگمنتهاست و هر سگمنت به یک کارت کنترلی به نام H1 متصل بوده و قابلیت اتصال چند وسیله ابزار دقیق را فقط با یک جفت سیم فراهم می کند و جایگزین سیستم سنتی ۲۰ – ۴ میلی آمپر (نقطه به نقطه)شده است که برای هر تجهیز فیلد یک جفت سیم بکار می رود.
انتخاب کابل شبکه مناسب و استاندارد
سیگنال فیلدباس به وسیله سوار شدن بر روی یک ولتاژ مستقیم که وظیفه تغذیه ادوات فیلدباس را دارد، منتقل می شود. انجام این کار به وسیله دستگاهی به نام Power Condition که مابین منبع تغذیه و شبکه فیلدباس قرار دارد، صورت می گیرد و کنترل این تبدیل از طریق سیستم برنامه ریز گذرگاه به نام ۷ LAS انجام می شود. سیگنال های سیستم فیلدباس با استفاده از یک تکنیک خاص، تبدیل به کد می شوند. این سیگنال “ سیگنال سنکرون” نامیده می شود.
مهمترین مزایا:
• در صورت بروز خطای خروجی، آن وسیله به حالت Fail Safe رفته و فرمان های متناسب با شرایط مستقل از کاربر و کنترلر مرکزی را صادر می کند و ممکن است به حالت از قبل مشخص شده رفته و یا در موقعیت مطمئن( آخرین مقدار) قرار گیرد، و این عمل (Fail safe) ممکن است در صورت بروز خطا در سنسور، خود وسیله و یا ارتباط وسیله با کنترل مرکزی صورت گیرد و تمام این خطاها به کاربر گزارش می شود (حتی قطع هوای ابزار دقیق ارسالی به سر Control Valve ). در DCS این قابلی تها محدود بوده و در صورت بروز خطا مثلاً در ترانسمیتر ممکن است حداکثر یا حداقل را در خروجی قرار دهد که از قبل بایستی توسط یک سوئیچ سخت افزاری تنظیم شود.
• کاهش سیم کشی و سیم بندی در داخل کابینتها و در فیلد و به تبع موارد فوق کاهش حجم کابینت های مارشالینگ (Marshaling Cabinets)، کنترل (Control Cabinet)، نسبت به DCS و DDC.
• کاهش سیمکشی در فیلد و به تبع آن کاهش متعلقات سیمکشی شامل Tray،Box و …
• صرفه جویی در هزینه و کاهش زمان نصب سیستم کنترلی و ادوات فیلد
• زمان راه اندازی در صورت صحیح بودن طراحی سیستم فیلدباس تا یک هشتم مشابه از نوع Conventional نیز کاهش می یابد.
• اعمال تغییرات و تنظیم سیستم سریع تر از سیستم آنالوگ می باشد.
معرفی انواع کابل های قدرت و کد گذاری کابل ها
معایب:
• یکی از معایب بزرگ فیلد باس گرانی ابزار دقیق آن می باشد که انتظار می رود در آینده نزدیک قیمت این ادوات کاهش یابد.
• یکی دیگر از معایب فیلد باس محدود بودن تعداد ابزار در یک شبکه فیلد باس است.
انواع کابل های فیلد باس :
با توجه به ماهیت سیستم های فیلد باس و توضیحات ارائه شده، کابل های مورد استفاده در چنین شبکه هایی از حساسیت بسیار بالایی برخوردار هستند و لازم است پارامترهای الکتریکی مورد اشاره در استاندارد IEC 61158 برای انواع زیر لحاظ گردد.
تفاوت تولیدی کابل های فیلد باس و ابزاردقیق:
۱- کابل های فیلد باس نا تعادلی خازنی (Capacitive unbalance) پایین تری نسبت به کابل های ابزار دقیق دارند زیرا هادیها در صورت وجود نامتعادلی خازنی رفتاری غیر مشابه در برابر نویزها خواهند داشت، این مقدار می بایست در پا یین ترین سطح ممکن مطابق با الزامات IEC 61158 باشد.
۲- کابل های فیلد باس بسته به نوع آن با امپدانس مشخصی می بایست طراحی گردند. این امر منجر به کاهش انعکاس های سیگنال و
ماکزیمم کردن طول شبکه می گردد.
آزمون تست انتشار شعله سیم و کابل
۳- کابل های فیلد باس می بایست در حین تولید با بهره گیری از تجهیزات کنترلی آنلاین جهت برآورده نمودن مشخصات الکتریکی مد نظر چک گردند.
ترجمه و گردآوری: مهندس سعید شریف یزد (کارشناس ارشد مهندسی صنایع)
نشریه داخلی صنعت سیم و کابل
انجمن صنفی کارفرمایی تولیدکنندگان سیم و کابل ایران
شماره هفتاد و سوم
