Sistem de control distribuit

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Un sistem de control distribuit (acronimul DCS , din English Distributed Control System ) este un sistem de control automat format din mai multe subsisteme, inclusiv unul de achiziție și prelucrare a datelor , capabil să schimbe în mod autonom informații cu câmpul (proces sau instalație) în arhitectura distribuită , adică nu centralizat. Cu alte cuvinte, nu există un singur computer care să controleze întregul sistem, ci mai multe controlere situate pe secțiuni ale instalației și separate separat: informațiile schimbate de subsisteme sunt colectate de centralizatori de supraveghere corespunzători. Pierderea unui centralizator nu afectează capacitatea de a ține sistemul sub control. Printre alte beneficii, oprirea accidentală a centralei nu urmează.

fundal

Primul DCS, numit „TDC 2000” , a fost inventat în 1975 de Honeywell [1] În același an Yokogawa a introdus sistemul CENTUM [2], iar Bristol a introdus sistemul „UCS 3000”.

În câțiva ani, au fost dezvoltate alte DCS, ajungând la mai mult de 50 DCS disponibile comercial la începutul anilor 1990. [1]

Arhitectura DCS

Arhitectura unui sistem tipic de control distribuit (DCS).

Arhitectura tipică DCS oferă o structură ierarhică pe 5 niveluri, care include sistemul care urmează să fie controlat ( nivelul 0 , numit și „câmp”) și patru niveluri de control: [3]

Nivelul 0: Câmp

Prin „câmp” înțelegem setul de variabile de proces PV ( valoarea procesului ) și variabilele de control SP ( set point ) și OP ( output ) care reprezintă obiectul instalației sistemului de control .

La nivel de câmp avem toată interacțiunea fizică cu instrumentația instalației pe care dorim să o controlăm, constând din actuatoare (supape, motoare, obloane, ...) și senzori (temperatură, debit, presiune ...).

În general, schimbul de informații (achiziționarea de măsurători sau comandă către servomotoare) între nivelul 1 și nivelul 0 are loc prin semnale electrice care respectă standardul 4-20mA pentru variabilele de control și contacte curate sau umede (mazăre 110V) pentru variabilele digitale .

De exemplu:

  1. [Intrare analogică] O măsurare a temperaturii furnizată de un termocuplu cu un interval cuprins între 400 ° C și 600 ° C, este transdusă de transmițătorul de temperatură într-un semnal care are un interval cuprins între 4mA și 20mA, în consecință o măsurare de 450 ° C este tradus electric într-un semnal de 8mA.
  2. [Ieșire analogică] O comandă către o supapă de control care necesită o deschidere de 75% este tradusă într-un semnal de 16 mA. Deschiderea supapei de la 0% la 100% este astfel răspândită într-un semnal electric între 4mA și 20mA.
  3. [Intrare digitală] Poziția unui întrerupător de limită al unei supape On-Off este un contact curat dobândit direct din câmp; un semnal de interconectare între sisteme este un contact umed (de exemplu la 24V) care, pentru a fi achiziționat, trebuie să treacă printr-un releu pentru a-l transforma într-un contact curat.
  4. [Ieșire digitală] Comandă On-Off pentru alimentarea unei electrovalve (deschidere pentru o închidere de defecțiune, închidere pentru o defecțiune deschisă) la 24V sau 110V.

Nivelul 1: Controlere și PLC-uri

Sisteme computerizate la distanță, capabile să dobândească variabile de proces din câmp și să calculeze automat (prin diagrame logice, diagrame și regulatoare de control PID ) variabilele de control. Achiziția are loc prin module speciale de achiziție I / O și publicată la nivelul 2 prin rețea de control sau rețea serială (de exemplu, modbus ).

La acest nivel apare inima sistemului de control sau a sistemului de siguranță. Reglajele și logica care automatizează sistemul sunt implementate în DCS sau PLC. Ca întotdeauna, alegerea tehnologică depinde de scopul aplicației, prin urmare, pentru un sistem de control mic, PLC-urile cu scop general vor tinde să fie alese, în timp ce pentru sistemele de siguranță care trebuie să garanteze o anumită valoare SIL va fi neapărat necesar să alegeți PLC-uri care îndeplinesc aceste cerințe. DCS este utilizat pentru sisteme de control mari și integrate.

Nivelul 2: supraveghere și comandă

Nivelul operatorului, citirea variabilelor de proces provenite din câmpul PV (valoarea procesului) și comanda variabilelor de control SP (set point) și OP (output). Operatorul, prin interfața om-mașină , are controlul și supravegherea câmpului.

În general, nivelul 2 este compus dintr-un sistem SCADA sau HMI integrat cu DCS.

Elementele unui sistem de supraveghere se interacționează cu câmpul prin:

  1. pagină grafică, compusă dintr-o parte statică reprezentând instalația și o parte dinamică reprezentând măsurătorile procesului și starea actuatorilor. Paginile grafice specifice pentru sistemele ESD și F&G pot fi tabulare sau sub formă de diagrame logice simplificate
  2. grupuri de operare, pagini care conțin măsurătorile unui grup de instrumente
  3. trend, pagini care arată tendințele măsurilor în ceea ce privește timpul într-o perioadă dată
  4. jurnal de alarme, pagina care arată sistemul principal și procesează alarmele cu prioritățile lor respective de alarmă (scăzută, înaltă, de urgență)
  5. jurnal de evenimente, pagina care prezintă principalele evenimente (alarme și acțiuni ale operatorului)

Nivelul 3: Sisteme avansate de control și istoricizare optimă

Nivelul 3 accesează datele prezentate la nivelul 2 și le procesează pentru istoricarea pe termen lung (cu eșantionare definită de utilizator), pentru a genera strategii avansate de control APC (bazate pe istoricizare) sau pentru sisteme de instruire pentru operatori bazate pe simulare OTS .

Nivelul 4: Birou

Colectarea datelor pentru sistemele de prognoză de la distanță, prin conexiune securizată numai în citire cu acces la nivelul 3 prin DMZ . Nivelul biroului este utilizat în principal în scopuri statistice.

Exemplu: controlul unei supape

Luați în considerare următorul sistem:

  • FCV001 : supapă care controlează fluxul de gaz combustibil către o stație de arzător.
  • FT001 : transmițător de flux, constând adesea dintr-o flanșă ( orificiu calibrat ) cuplat la un sistem electronic care transformă o măsurătoare în kg / h într-un semnal analogic de 4-20mA , conectat pe aceeași linie de gaz.
  • Doriți să controlați deschiderea FCV001 în funcție de măsurarea FT001, în mod specific, având un SP ( Set Point , adică o valoare pe care sistemul trebuie să o mențină) de către operator în kg / h, supapa se va deschide sau închide ( OP) astfel încât valoarea citită de FT001 (PV) să fie egală cu cea dorită de operator (SP). De obicei, algoritmul de control utilizat este PID .
  • FY001 : convertor de presiune de curent care comandă deschiderea supapei
    • nivelul 0 : supapa FCV001 și instrumentele FT001 FY001
    • nivel 1 : algoritm de control PID și carduri de achiziție / comandă pentru inginerie variabilă
    • nivelul 2 : supraveghere operațională prin interfața om-mașină
    • nivelul 3 : sistem de înregistrare care prelevează eșantioane la fiecare al doilea PV PV și SP și le păstrează într-o bază de date pentru acces ulterior sau pentru calcularea algoritmilor avansați. Rezultatele controlului avansat scad la nivelul 1 pe SP-ul PID atunci când acesta este în MODE = cascadă
    • nivelul 4 : foaie de calcul în biroul directorului general care analizează PV în ultimele 10 luni și calculează cheltuielile față de anul precedent.

Notă

  1. ^ a b Popovic , pp. 20-22.
  2. ^ [1] Arhivat la 26 februarie 2009 la Internet Archive . CENTUM
  3. ^ Popovic , p. 34.

Bibliografie

Elemente conexe

Comenzi automate Portal automat de verificări : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu verificări automate
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=System_di_controllo_distribuito&oldid=117549665 ”