التحكم الرقمي المباشر

الموسوعة الحرة

التحكم الرقمي المباشر هو التحكم الآلي في حالة أو عملية ما بواسطة جهاز رقمي (حاسوب). [ 1 ] [ 2 ] يعتمد التحكم الرقمي المباشر على نهج مركزي موجه نحو الشبكة. تُجمع جميع بيانات الأجهزة بواسطة محولات تناظرية ورقمية متعددة، تستخدم الشبكة لنقل هذه الإشارات إلى وحدة التحكم المركزية. بعد ذلك، يتبع الحاسوب المركزي جميع قواعد الإنتاج الخاصة به (والتي قد تتضمن نقاط استشعار في أي مكان في الهيكل)، ويُصدر أوامر عبر الشبكة نفسها إلى الصمامات والمشغلات ومكونات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الأخرى القابلة للتعديل.

ملخص

تتميز وحدات التحكم المركزية ومعظم وحدات التحكم الطرفية بإمكانية البرمجة، مما يعني إمكانية تخصيص رمز برنامج التحكم الرقمي المباشر ليناسب الاستخدام المقصود. تشمل ميزات البرنامج الجداول الزمنية، ونقاط الضبط ، ووحدات التحكم، والمنطق، والمؤقتات، وسجلات الاتجاهات، والإنذارات.

تحتوي وحدات التحكم عادةً على مداخل تناظرية ورقمية، تسمح بقياس المتغير (درجة الحرارة، الرطوبة، أو الضغط)، ومخارج تناظرية ورقمية للتحكم في الوسط (الماء الساخن/البارد و/أو البخار). تكون المداخل الرقمية عادةً عبارة عن نقاط تلامس (جافة) من جهاز تحكم، بينما تكون المداخل التناظرية عادةً عبارة عن قياس للجهد أو التيار من جهاز استشعار متغير (درجة الحرارة، الرطوبة، السرعة، أو الضغط). تكون المخارج الرقمية عادةً عبارة عن نقاط تلامس مرحلية تُستخدم لبدء تشغيل المعدات وإيقافها، بينما تكون المخارج التناظرية عادةً عبارة عن إشارات جهد أو تيار للتحكم في حركة أجهزة التحكم في الوسط (الهواء/الماء/البخار).

تاريخ

أنجزت شركة Midac الأسترالية في الفترة ما بين عامي 1981 و1982 نموذجًا مبكرًا لنظام تحكم رقمي مباشر باستخدام أجهزة من تصميم شركة R-Tec الأسترالية. استخدم النظام، الذي تم تركيبه في جامعة ملبورن ، شبكة اتصالات تسلسلية تربط مباني الحرم الجامعي بنظام "الواجهة الأمامية" في غرفة التحكم الموجودة في قبو مبنى الجيولوجيا القديم. شغّلت كل وحدة تحكم عن بُعد أو وحدة استخبارات الأقمار الصناعية (SIU) معالجين دقيقين من طراز Z80، بينما شغّلت الواجهة الأمامية أحد عشر معالجًا من طراز Z80 في تكوين معالجة متوازية مع ذاكرة مشتركة مُقسّمة إلى صفحات. تقاسمت معالجات Z80 الدقيقة الحمل من خلال تمرير المهام فيما بينها عبر الذاكرة المشتركة وشبكة الاتصالات. ربما كان هذا أول تطبيق ناجح لنظام تحكم رقمي مباشر بمعالجة موزعة.

نقل البيانات

عند ربط وحدات التحكم الرقمية المباشرة بشبكة، يمكنها تبادل المعلومات عبر ناقل بيانات. قد يستخدم نظام التحكم لغة خاصة أو بروتوكولًا مفتوحًا للتواصل عبر ناقل البيانات. من أمثلة البروتوكولات المفتوحة: شبكة التحكم في أتمتة المباني (BACnet) ، و LonWorks (Echelon)، و Modbus TCP ، و KNX .

اندماج

عند ربط شبكات بيانات التحكم الرقمي المباشر المختلفة، يُمكن التحكم بها من منصة مشتركة. تُمكّن هذه المنصة من تبادل المعلومات بين مختلف اللغات. على سبيل المثال، يُمكن لوحدة تحكم LON مشاركة قيمة درجة الحرارة مع وحدة تحكم BACnet. لا تقتصر وظيفة منصة التكامل على إتاحة تبادل المعلومات فحسب، بل تتعداها إلى التفاعل مع جميع الأجهزة.

معظم منصات التكامل إما عبارة عن جهاز كمبيوتر أو جهاز شبكي. وفي كثير من الحالات، تُعدّ واجهة المستخدم الرسومية ( HMI ) أو نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات ( SCADA ) جزءًا منها. ومن أمثلة منصات التكامل، على سبيل المثال لا الحصر، Tridium Niagara AX وTrend Controls وTAC Vista وCAN2GO وتقنية خادم OPC (الاتصال المفتوح) المستخدمة عندما يتعذر الاتصال المباشر.

التطبيقات

في مجال التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

يُستخدم التحكم الرقمي المباشر غالبًا للتحكم في أجهزة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، مثل الصمامات، عبر معالجات دقيقة باستخدام برامج لتنفيذ منطق التحكم. تستقبل هذه الأنظمة مدخلات تناظرية ورقمية من أجهزة الاستشعار والأجهزة، وتُخرج، وفقًا لمنطق التحكم، مخرجات تناظرية أو رقمية. [ 1 ]

يمكن ربط هذه الأنظمة بحزمة برامج تسمح للمشغلين بشكل رسومي بمراقبة معدات المبنى والتحكم بها وإصدار الإنذارات وتشخيص أعطالها عن بعد.

نمو النبات

يمكن تطبيق التحكم الرقمي المباشر لتحسين نمو النبات في غرفة النمو . [ 3 ]

محرك

باستخدام خوارزمية تعتمد على نظرية التحكم الأمثل ، من الممكن التحكم في سرعة المحرك الحثي باستخدام وحدة تحكم دقيقة. [ 4 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 صموئيل سي. شوغرمان (2004). أساسيات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء . مطبعة فيرمونت. ISBN 0-88173-489-6.
  2. ↑ جيمس ر. لي (1987). نظرية التحكم التطبيقية . معهد الهندسة والتكنولوجيا. رقم ISBN 0-86341-089-8.
  3. ↑ ت. تاكاكورا؛ ت. كوزاي؛ ك. تاتشيبانا؛ ك. أ. جوردان (1974). "التحكم الرقمي المباشر في نمو النبات 1. تصميم النظام وتشغيله" . معاملات الجمعية الأمريكية للمهندسين الزراعيين . 17 (6): 1150-1154 . doi : 10.13031/2013.37049 . ISSN 2151-0059 . 
  4. ↑ تسوتشيا، ت. (أبريل 1982). "خوارزمية تحكم رقمي مباشر محسّنة لتنفيذ المعالجات الدقيقة". معاملات IEEE في التحكم الآلي . 27 (2): 295-306 . doi : 10.1109/TAC.1982.1102906 .