ما هي البطاقات الاختيارية SFC3000؟
يُجهَّز هيكل حاسب التدفق ببطاقات قابلة للتركيب تُختار بحسب التطبيق. وتنقسم هذه البطاقات إلى مجموعتين رئيسيتين: بطاقات الإدخال والإخراج للخطوط التي تقرأ إشارات الموقع في خط القياس وتُصدر مخارج التحكم، وبطاقات الاتصالات التي تصل الجهاز بالأنظمة العليا وبالطابعة وبأجهزة القياس الأخرى.
ولكل بطاقة معالجها الخاص 32 بت، فتنفّذ وظائف القياس والاتصالات والإدخال والإخراج على البطاقة نفسها. وبفضل هذه البنية الموزّعة لا يزيد حمل المعالج المركزي بالقدر نفسه عند زيادة عدد الخطوط. ويتسع الهيكل لست بطاقات مستخدم كحد أعلى؛ ولأن القياس المالي يستخدم بطاقة خط لكل خط فيجب تخطيط توزيع البطاقات في بداية المشروع.
ولا يُبنى اختيار البطاقات على قائمة الإشارات الحالية وحدها، بل على احتياجات الصمامات والإنذارات والاتصالات التي ستُضاف لاحقًا كذلك. فتطبيقات جهاز المعايرة، مثلًا، تتطلب عددًا كبيرًا من إشارات الصمامات؛ وفي هذه الحالة تُفضَّل بطاقة خط المفاتيح ذات السعة العالية من المداخل والمخارج الرقمية.
وظيفة البطاقات داخل النظام
تشكّل البطاقات الواجهة بين الموقع والحساب:
1. قراءة الإشارات: تقرأ المداخل النبضية والترددية إشارات العدادات، وتقرأ حلقات HART والمداخل التناظرية قيم الضغط ودرجة الحرارة والضغط التفاضلي، ويقرأ دخل PRT المقاومة الحرارية.
2. الاتصال بالأجهزة التسلسلية: ينشئ المنفذ التسلسلي في بطاقة الخط اتصال Modbus رئيسي/تابع مع العدادات فوق الصوتية وعدادات كوريوليس وكروماتوغرافات الغاز ومقاييس نسبة الماء ومشفِّرات العدادات التوربينية.
3. مخارج التحكم والقياس البعدي: تُستخدم المخارج الرقمية للإنذار والقياس البعدي والتحكم في الصمامات؛ وتُستخدم المخارج التناظرية للقياس البعدي أو للتحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID).
4. الوصل بالنظام الأعلى: تتصل بطاقات الاتصالات بمنافذها التسلسلية ومنافذ Ethernet بأنظمة SCADA وDCS وRTU، وبالطابعة الشبكية، وبحاسبات التدفق الأخرى.
بطاقات الإدخال والإخراج للخطوط
تتوفر أربعة خيارات لبطاقة الخط. فبطاقة الخط الرقمية (3000-314) هي البطاقة الأساسية للخطوط التي تغلب عليها النبضات؛ وبطاقة الخطين الرقمية (3000-319) توفّر عددًا أكبر من المخارج الرقمية والتناظرية؛ وبطاقة الخط التناظرية (3000-316) مخصصة للخطوط التي تتطلب مداخل 4–20 مللي أمبير؛ أما بطاقة خط المفاتيح (3000-317) فتوفّر قنوات قابلة للاختيار وللتهيئة في التطبيقات التي تكثر فيها إشارات الصمامات والحالة. وعدد المداخل النبضية/الترددية في البطاقات الأربع ثلاثة؛ وتظهر الفروق في عدد حلقات HART والمداخل التناظرية والمخارج.
بطاقات الاتصالات
تحمل بطاقة الاتصالات (3000-305) ثلاثة منافذ تسلسلية ومنفذ Ethernet واحدًا؛ وتُهيَّأ المنافذ التسلسلية كـ RS232 أو RS485، وتتضمن شبكة إنهاء RS485 وعزلًا جلفانيًا، وتستخدم موصلات RJ45، وتعمل حتى 38400 باود. ويمكن استخدام أحد المنافذ لطابعة تسلسلية ذات تأكيد تبادل. ويوفّر منفذ Ethernet وصلة شبكة محلية 10/100، واتصال Modbus رئيسيًا وتابعًا على TCP/IP، والتشغيل والتشخيص عن بُعد، ووظائف خدمة الويب، وبروتوكول زمن الشبكة، وإنشاء شبكة مع أجهزة SFC3000 الأخرى وأجهزة القياس الأخرى، واستخدام الطابعة الشبكية. وتوفّر بطاقة الشبكة المزدوجة (3000-318) الخصائص نفسها مع منفذي Ethernet.
تخطيط فتحات البطاقات
تُقسَّم الفتحات الست في الهيكل بين بطاقات الخطوط وبطاقات الاتصالات. وعند استخدام خمس بطاقات خطوط في محطة مالية بخمسة خطوط تبقى فتحة واحدة؛ ويجب في هذه الحالة تلبية احتياج الاتصالات ببطاقة واحدة. وإذا لزم عدد أكبر من المنافذ التسلسلية أو منفذ Ethernet ثانٍ فيجب الموازنة بين عدد الخطوط وعدد بطاقات الاتصالات، أو التخطيط لجهاز ثانٍ.
يجب التحقق من رموز البطاقات عند الطلب: فقد تختلف الرموز الواردة في صفحة المنتج السارية لدى الشركة المصنعة عن الرموز الواردة في النشرات القديمة.
الخصائص البارزة لعائلات البطاقات
· ثلاثة مداخل نبضية/ترددية: في جميع بطاقات الخطوط ثلاثة مداخل لعدّ النبضات وقياس التردد من التيار المستمر حتى 5 كيلوهرتز؛ وهي ملائمة للعدادات التوربينية والدوّارة وعدادات الإزاحة الموجبة ولمقاييس الكثافة والكثافة النسبية.
· حلقات HART: في البطاقات الرقمية حلقتا HART؛ وفي كل حلقة ثلاثة مرسلات كحد أعلى. ويمكن وصل مرسلات الضغط ودرجة الحرارة والضغط التفاضلي أو المرسلات متعددة المتغيرات.
· دخل PRT مباشر: في بطاقتي الخط الرقمية والتناظرية دخل PRT مباشر بأربعة أسلاك لوصل مقاومة حرارية.
· خيار المداخل التناظرية: في بطاقة الخط التناظرية ثلاثة مداخل 4–20 مللي أمبير ومدخل واحد قابل للاختيار بين 4–20 مللي أمبير ومخرج رقمي.
· المخارج الرقمية: مخارج مجمّع مفتوح معزولة ضوئيًا، حتى 30 فولت و10 مللي أمبير؛ تُستخدم للإنذار والقياس البعدي والتحكم في الصمامات.
· المخارج التناظرية: 0–20 مللي أمبير أو 4–20 مللي أمبير، بدقة 16 بت وبخطأ أقصى 0.15%؛ للقياس البعدي أو للتحكم PID.
· تردد خرج جهاز المعايرة: يمكن للمخرج الرقمي الأول في بطاقات الخطوط أن يحمل تردد خرج جهاز المعايرة.
· تكامل الأجهزة التسلسلية: وصل Modbus عبر المنفذ التسلسلي في البطاقة بالعدادات فوق الصوتية وعدادات كوريوليس وكروماتوغرافات الغاز ومقاييس نسبة الماء ومشفِّرات العدادات التوربينية.
· قنوات قابلة للاختيار: في بطاقة خط المفاتيح ست قنوات يمكن تهيئتها كمداخل حالة رقمية أو كمخارج رقمية.
· منافذ تسلسلية معزولة: عزل جلفاني وشبكة إنهاء RS485 وموصلات RJ45 في بطاقة الاتصالات.
جدول مقارنة البطاقات
تُقارَن سعات الإدخال والإخراج للبطاقات أدناه؛ وعدد المداخل النبضية/الترددية ثلاثة في جميع بطاقات الخطوط.
المعيار | القيمة |
بطاقة الخط الرقمية (3000-314) | 3 مداخل نبضية/ترددية (من التيار المستمر حتى 5 كيلوهرتز)، 2 مدخل حالة، حلقتا HART (3 مرسلات لكل حلقة)، 1 دخل PRT مباشر (4 أسلاك)، 5 مخارج رقمية (معزولة ضوئيًا، 30 فولت / 10 مللي أمبير)، 2 مخرج تناظري (0–20 مللي أمبير أو 4–20 مللي أمبير، 16 بت، خطأ أقصى 0.15%)، 1 منفذ تسلسلي (RS232/RS485، حتى 38400 باود) |
بطاقة الخطين الرقمية (3000-319) | 3 مداخل نبضية/ترددية، 1 مدخل حالة، حلقتا HART، 6 مخارج رقمية، 4 مخارج تناظرية، 1 منفذ تسلسلي |
بطاقة الخط التناظرية (3000-316) | 3 مداخل نبضية/ترددية، 2 مدخل حالة، حلقة HART واحدة، 3 مداخل 4–20 مللي أمبير ومدخل واحد قابل للاختيار بين 4–20 مللي أمبير ومخرج رقمي، 1 دخل PRT مباشر، 3 مخارج رقمية، 2 مخرج تناظري ومخرج واحد قابل للاختيار تناظري/رقمي، 1 منفذ تسلسلي |
بطاقة خط المفاتيح (3000-317) | 3 مداخل نبضية/ترددية، 3 مداخل حالة، 6 مخارج رقمية، 6 قنوات قابلة للاختيار تُهيَّأ كمداخل أو كمخارج رقمية، 1 منفذ تسلسلي |
بطاقة الاتصالات (3000-305) | 3 منافذ تسلسلية (RS232 أو RS485، حتى 38400 باود، شبكة إنهاء RS485، عزل جلفاني، RJ45)، 1 منفذ Ethernet (شبكة محلية 10/100، RJ45، بمؤشرات) |
بطاقة الشبكة المزدوجة (3000-318) | 3 منافذ تسلسلية ومنفذا Ethernet؛ وبقية الخصائص كما في بطاقة الاتصالات |
معيار الدخل النبضي | ISO 6551 أو API الفصل 5.5 |
الاتصال التسلسلي | Modbus رئيسي/تابع، ASCII أو RTU؛ وصل العدادات فوق الصوتية وعدادات كوريوليس وكروماتوغراف الغاز ومقياس نسبة الماء ومشفِّر العداد التوربيني |
وظائف Ethernet | Modbus رئيسي وتابع على TCP/IP، التشغيل والتشخيص عن بُعد، خدمة الويب، بروتوكول زمن الشبكة، الشبكة بين الأجهزة، الطابعة الشبكية |
دعم الطابعة | يمكن استخدام أحد المنافذ التسلسلية في بطاقة الاتصالات لطابعة تسلسلية ذات تأكيد تبادل |
فتحات البطاقات | حتى 6 بطاقات مستخدم في الهيكل؛ وفي القياس المالي بطاقة خط لكل خط |
أهم المزايا
· توسّع بحسب التطبيق: عند تغيّر جرد الإشارات تُغيَّر البطاقة لا الجهاز؛ فيُحفَظ الاستثمار.
· قدرة معالجة موزّعة: لأن في كل بطاقة معالجًا مستقلًا يبقى أداء الحساب محفوظًا عند زيادة عدد الخطوط.
· دعم الإشارات المختلطة: تُعالج إشارات النبضات وHART والتناظرية والتسلسلية في عائلة البطاقات نفسها؛ فيقل الاحتياج إلى محوّلات وسيطة.
· توافق مع جهاز المعايرة: تُدعم دورات التحقق بسعة عالية من المداخل والمخارج الرقمية وبتردد خرج جهاز المعايرة.
· مرونة في الاتصالات: تتيح الخيارات التسلسلية وخيارات Ethernet، مع البطاقة ذات المنفذين، التوافق مع الطوبولوجيات الاحتياطية أو المنفصلة.
· تبديل سهل في الموقع: توفّر بنية البطاقات القابلة للتركيب تبديلًا سريعًا عند العطل ومع مخزون بطاقات احتياطية زمنَ توقف قصيرًا.
سيناريوهات التطبيق
يتغير اختيار البطاقة بحسب بنية إشارات الخط.
خط غاز بعداد نبضي
في خطوط الغاز ذات العدادات التوربينية أو الدوّارة تُستخدم بطاقة الخط الرقمية؛ وتُقرأ مرسلات الضغط ودرجة الحرارة عبر حلقات HART، وتُستخدم المخارج الرقمية للإنذار والقياس البعدي.
خط سائل يغلب عليه التناظري
في خطوط السوائل التي تغلب فيها المرسلات بإشارة 4–20 مللي أمبير تُستخدم بطاقة الخط التناظرية؛ وتُلبَّى الإشارات المتبقية بالقناة القابلة للاختيار بين الدخل والخرج.
تطبيقات كثيفة الصمامات وجهاز المعايرة
عندما تتطلب دورة التحقق عددًا كبيرًا من إشارات الصمامات والحالة تُستخدم بطاقة خط المفاتيح؛ ويمكن استخدام قنواتها الست القابلة للاختيار كمداخل أو كمخارج.
اتصال بأنظمة متعددة
في المحطات التي يوجد فيها SCADA وDCS وطابعة محلية معًا تُستخدم بطاقة الاتصالات؛ وعند الحاجة إلى مقاطع شبكة منفصلة تُفضَّل بطاقة الشبكة المزدوجة.
معايير الاختيار
معايير اختيار البطاقات
تُحدَّد توليفة البطاقات بتقييم جرد الإشارات وطوبولوجيا الاتصالات معًا.
جرد الإشارات
· عدد المداخل النبضية/الترددية لكل خط
· عدد حلقات HART وعدد المرسلات
· الحاجة إلى دخل PRT مباشر
· عدد مداخل 4–20 مللي أمبير
· عدد المخارج الرقمية للإنذار والقياس البعدي والصمامات
· عدد المخارج التناظرية للتحكم PID أو للقياس البعدي
طوبولوجيا الاتصالات
· عدد الأنظمة العليا وبروتوكولاتها
· طول الخط التسلسلي والحاجة إلى إنهاء RS485
· الحاجة إلى منفذ Ethernet واحد أو منفذين
· الطابعة وإعداد التقارير عبر الشبكة
· تكامل الأجهزة التسلسلية: العداد فوق الصوتي، كروماتوغراف الغاز، مقياس نسبة الماء
الاحتياط والتوسعة
· ترك فتحة بطاقة خالية
· مخزون البطاقات الاحتياطية
· عدد الخطوط التي ستُضاف لاحقًا
· الحاجة إلى شبكة منفصلة أو مسار اتصال ثانٍ
لا ينبغي اختيار البطاقات قبل إعداد قائمة الإشارات؛ فنقص مخرج رقمي واحد أو حلقة HART واحدة يستوجب بطاقة إضافية وإعادة تمديد في مرحلة التشغيل الأولي.
المعايير والمطابقة
معايير الإشارات والمطابقة
تستند خصائص معالجة الإشارات والاتصال في البطاقات إلى المراجع التالية:
· ISO 6551 / API الفصل 5.5: معياري الإشارة المطبقان على مداخل عدّ النبضات وقياس التردد.
· HART: اتصال رقمي في حلقات المرسلات؛ وثلاثة مرسلات كحد أعلى لكل حلقة.
· Modbus: ASCII أو RTU على الخطوط التسلسلية، واتصال رئيسي وتابع على TCP/IP عبر Ethernet.
· بروتوكول زمن الشبكة: مزامنة الساعة عبر منفذ Ethernet؛ وهي مهمة لاتساق الطوابع الزمنية في القياس التجاري.
· العزل الجلفاني: عزل وشبكة إنهاء RS485 في المنافذ التسلسلية لبطاقة الاتصالات.
ملاحظة: لا يوجد للجهاز وللبطاقات رمز شهادة ATEX أو IECEx منشور؛ كما أن معاملات الأمان الذاتي غير منشورة. ويجب في تطبيقات المناطق الخطرة تصميم حلول فصل ملائمة لإشارات الموقع
. منهج TLY Enerji
دعم التهيئة من TLY Enerji
اختيار البطاقات يتعلق بإعداد جرد الإشارات إعدادًا صحيحًا أكثر مما يتعلق بالانتقاء من قائمة منتجات. وتعد TLY Enerji، انطلاقًا من بيانات المشروع، قائمة الإدخال والإخراج لكل خط، وتحدد توليفة البطاقات، وتخطّط فتحات البطاقات المتبقية للخطوط التي ستُضاف لاحقًا.
وعلى جانب الاتصالات يُحدَّد احتياج البطاقات التسلسلية وبطاقات Ethernet بتقييم طوبولوجيا المحطة وبروتوكولات الأنظمة العليا ومسافات التمديد. ويُدرس معًا مخطط الأطراف داخل اللوحة ووحدة توزيع الأطراف واختيار الكابلات؛ وتُجرى اختبارات الإشارات والتحقق من الاتصال أثناء التشغيل الأولي.
وفي فترة التشغيل يُوفَّر دعم فني لخطة البطاقات الاحتياطية وحفظ نسخ الإعدادات والتبديل السريع عند العطل.
· إعداد جرد الإشارات وقائمة الإدخال والإخراج
· توليفة البطاقات وتخطيط الفتحات
· بنية الاتصالات ومقترح التمديدات
· اختبارات الإشارات والاتصال في التشغيل الأولي
· خطة البطاقات الاحتياطية والصيانة
الأسئلة الشائعة
ما خيارات بطاقات الخطوط المتوفرة؟
تتوفر أربع بطاقات خطوط: بطاقة الخط الرقمية (3000-314)، وبطاقة الخطين الرقمية (3000-319)، وبطاقة الخط التناظرية (3000-316)، وبطاقة خط المفاتيح (3000-317). وفي البطاقات الأربع ثلاثة مداخل نبضية/ترددية؛ والفرق بينها في عدد حلقات HART والمداخل التناظرية والمخارج الرقمية والتناظرية.
ما الفرق بين البطاقة الرقمية والبطاقة التناظرية؟
بطاقة الخط الرقمية توفّر حلقتي HART وخمسة مخارج رقمية، ولا تتضمن مداخل مستقلة للإشارات التناظرية. أما بطاقة الخط التناظرية فتضم، إلى جانب حلقة HART واحدة، ثلاثة مداخل 4–20 مللي أمبير ومدخلًا قابلًا للاختيار بين 4–20 مللي أمبير ومخرج رقمي. وتُفضَّل البطاقة التناظرية في الخطوط التي تغلب فيها المرسلات ذات الإشارة التناظرية.
أي بطاقة تلائم تطبيقات جهاز المعايرة؟
تتطلب دورات المعايرة عددًا كبيرًا من إشارات الصمامات والحالة. وبطاقة خط المفاتيح توفّر ثلاثة مداخل حالة وستة مخارج رقمية وست قنوات قابلة للاختيار تُهيَّأ كمداخل أو كمخارج، فتمنح سعة إضافية في هذه التطبيقات. ويمكن للمخرج الرقمي الأول في بطاقات الخطوط أن يحمل تردد خرج جهاز المعايرة.
كم مرسل HART يمكن وصله؟
في بطاقات الخطوط الرقمية حلقتا HART، ويمكن قراءة ثلاثة مرسلات كحد أعلى في كل حلقة. ويمكن وصل مرسلات الضغط ودرجة الحرارة والضغط التفاضلي كل على حدة، كما يمكن استخدام أنواع المرسلات متعددة المتغيرات. وفي بطاقة الخط التناظرية حلقة HART واحدة.
ماذا توفّر وصلة Ethernet؟
يوفّر منفذ Ethernet 10/100 في بطاقة الاتصالات اتصال Modbus رئيسيًا وتابعًا على TCP/IP، والتشغيل والتشخيص عن بُعد، ووظائف خدمة الويب، ومزامنة الساعة ببروتوكول زمن الشبكة، وإنشاء شبكة مع أجهزة أخرى، واستخدام الطابعة عبر الشبكة. وعند الحاجة إلى شبكتين منفصلتين تُستخدم بطاقة الشبكة المزدوجة.
لماذا تبدو رموز البطاقات مختلفة؟
قد تختلف رموز البطاقات الواردة في صفحة المنتج السارية لدى الشركة المصنعة عن الرموز الواردة في نشرات قديمة التاريخ. ويُنصح قبل الطلب بالتحقق من رمز البطاقة وسعتها بوثيقة سارية من الشركة المصنعة؛ وتنفّذ TLY Enerji هذا التأكيد في مرحلة عرض السعر.
