Le système de contrôle distribué est le plus populaire, spécialement conçu avec des capacités de redondance et de diagnostic pour améliorer la fiabilité et les performances du contrôle. Il offre une plus grande flexibilité pour contrôler les appareils de terrain discrets distribués et ses stations d'exploitation
Dans cette ère de technologie révolutionnaire, le système d'automatisation industrielle traite des technologies de contrôle d'automatisation avancées pour avoir de meilleures performances de contrôle sur des processus complexes.
Système de contrôle distribué
Pour augmenter la fiabilité, la productivité et la qualité tout en minimisant les coûts de production, les industries de contrôle de processus doivent être pilotées par des contrôleurs intégrés avec une capacité de contrôle distribuée élevée.
Qu'est-ce qu'un système de contrôle distribué
Le système de contrôle distribué est un système de contrôle spécialement conçu utilisé pour contrôler des applications complexes, volumineuses et réparties géographiquement dans les processus industriels. En cela, les contrôleurs sont répartis dans toute la zone de l'usine.
Ces contrôleurs distribués sont connectés à la fois aux appareils de terrain et aux PC d'exploitation via des réseaux de communication à haut débit, comme indiqué sur la figure.
Les appareils de terrain discrets tels que les capteurs et les actionneurs sont directement connectés aux modules de contrôleur d'entrée et de sortie via un bus de communication. Ces appareils de terrain ou instruments intelligents sont capables de communiquer avec des API ou d'autres contrôleurs tout en interagissant avec des paramètres du monde réel tels que la température, la pression, etc.
Architecture DCS
Les contrôleurs sont répartis géographiquement dans diverses sections de la zone de contrôle et sont connectés à des stations d'exploitation et d'ingénierie qui sont utilisées pour la surveillance des données, l'enregistrement des données, l'alarme et le contrôle via un autre bus de communication haute vitesse.
Ces protocoles de communication sont de différents types tels que le bus de base, HART, Profibus, Modbus, etc. DCS fournit des informations à plusieurs écrans pour l'interface utilisateur.
4 Éléments de base du système de contrôle distribué
Le système de contrôle distribué interagit en permanence avec les processus des applications de contrôle de processus, ceux qu'il reçoit des instructions de l'opérateur. Il facilite également les points de consigne variables et l'ouverture et la fermeture des vannes pour une commande manuelle par l'opérateur. Son interface homme-machine (IHM), ses blocs d'affichage et son affichage des tendances permettent une surveillance efficace des processus industriels.
Éléments de DCS
PC d'ingénierie ou contrôleur
Ce contrôleur est le contrôleur de supervision de tous les contrôleurs de traitement distribués. Les algorithmes de contrôle et la configuration de divers appareils sont exécutés dans ce contrôleur. La communication réseau entre le PC de traitement et le PC d'ingénierie peut être mise en œuvre par des configurations simplex ou redondantes.
Contrôleur distribué ou unité de contrôle locale
Il peut être placé à proximité d'appareils de terrain (capteurs et actionneurs) ou de certains emplacements où ces appareils de terrain sont connectés via la liaison de communication. Il reçoit les instructions de la station d'ingénierie comme le point de consigne et d'autres paramètres et commande directement les appareils de terrain.
Il peut détecter et contrôler les entrées / sorties analogiques et numériques par des modules d'E / S analogiques et numériques. Ces modules sont extensibles en fonction du nombre d'entrées et de sorties. Il recueille les informations des appareils de terrain discrets et les envoie aux stations d'exploitation et d'ingénierie.
Dans la figure ci-dessus, les contrôleurs AC 700F et AC 800F servent d'interface de communication entre les appareils de terrain et les stations d'ingénierie. La plupart des cas, ceux-ci servent de commande locale pour les instruments de terrain.
Poste de commande ou IHM
Il est utilisé pour surveiller graphiquement l'ensemble des paramètres de l'installation et pour enregistrer les données dans les systèmes de base de données de l'usine. L'affichage des tendances de divers paramètres de processus permet un affichage efficace et une surveillance facile.
Ces stations d'exploitation sont de différents types, comme certaines stations d'exploitation (PC) utilisées pour surveiller uniquement les paramètres, certaines uniquement pour l'affichage des tendances, d'autres pour l'enregistrement des données et les exigences alarmantes. Ceux-ci peuvent également être configurés pour avoir des capacités de contrôle.
Médias et protocole de communication
Les supports de communication se composent de câbles de transmission pour transmettre les données tels que les câbles coaxiaux, les fils de cuivre, les câbles à fibre optique et parfois il peut être sans fil. Protocoles de communication sélectionnés dépendent du nombre d'appareils à connecter à ce réseau.
Par exemple, RS232 prend en charge uniquement 2 appareils et Profibus pour 126 appareils ou nœuds. Certains de ces protocoles incluent Ethernet, DeviceNet, le bus de terrain de base, Modbus, CAN, etc.
Dans le DCS, deux protocoles de communication ou plus sont utilisés entre deux ou plusieurs zones telles qu'entre les dispositifs de contrôle de terrain et les contrôleurs distribués et un autre entre les contrôleurs répartis et les stations de contrôle de supervision telles que les stations d'exploitation et d'ingénierie.
7 Caractéristiques importantes de DCS
• Pour gérer des processus complexes:
Dans la structure d'automatisation d'usine, Contrôleur logique de programmation PLC est utilisé pour contrôler et surveiller les paramètres de processus aux exigences de haute vitesse. Cependant, en raison de la limitation d'un certain nombre de périphériques d'E / S, les API ne peuvent pas gérer des structures complexes.
Gérer des processus complexes
Par conséquent, DCS est préférable pour les applications de contrôle complexes avec un plus grand nombre d'E / S avec des contrôleurs dédiés. Ceux-ci sont utilisés dans les processus de fabrication où la conception de plusieurs produits se fait dans plusieurs procédures telles que le contrôle de processus par lots.
Redondance du système:
Redondance du système
DCS facilite la disponibilité du système en cas de besoin grâce à des fonctionnalités redondantes à tous les niveaux.
La reprise du fonctionnement en régime permanent après toute panne, planifiée ou non, est un peu meilleure par rapport aux autres dispositifs de contrôle d'automatisation.
La redondance augmente la fiabilité du système en maintenant le fonctionnement du système en continu même en cas d'anomalies pendant que le système est en fonctionnement.
Un grand nombre de blocs fonctionnels prédéfinis:
Bloc fonctionnel prédéfini
DCS propose de nombreux algorithmes, des bibliothèques d'applications plus standard, des fonctions pré-testées et prédéfinies pour traiter de grands systèmes complexes. Cela rend la programmation pour contrôler diverses applications facile et prend moins de temps à programmer et à contrôler.
Langages de programmation puissants:
Il fournit plus de langages de programmation comme une échelle, un bloc fonctionnel, séquentiel, etc. pour créer une programmation personnalisée basée sur l'intérêt de l'utilisateur.
IHM plus sophistiquée:
Semblable à la Système SCADA , DCS peut également surveiller et contrôler via l'IHM (interface homme-machine) qui fournit suffisamment de données à l'opérateur pour charger divers processus et agit comme le cœur du système. Mais ce type de système de contrôle industriel couvre de vastes zones géographiques alors que le DCS couvre les zones confinées.
IHM sophistiquée
DCS amène entièrement l'installation de process dans la salle de contrôle sous forme de fenêtre PC. Les tendances, la journalisation et la représentation graphique des IHM offrent une interface utilisateur efficace. Le puissant système d'alarme de DCS aide les opérateurs à réagir plus rapidement aux conditions de l'usine
Plateforme évolutive:
La structure du DCS peut être évolutive en fonction du nombre d'E / S des petits systèmes serveurs aux grands en ajoutant plus de clients et de serveurs dans le système de communication et également en ajoutant plus de modules d'E / S dans les contrôleurs distribués.
Sécurité du système:
L'accès au contrôle de divers processus conduit à la sécurité de l'usine. La conception DCS offre un système parfaitement sécurisé pour gérer les fonctions du système pour un meilleur contrôle de l'automatisation d'usine. La sécurité est également assurée à différents niveaux tels que le niveau ingénieur, le niveau entrepreneur, le niveau opérateur, etc.
Application du système de contrôle distribué
Le système DCS peut être implémenté dans une application simple comme la gestion de la charge à l'aide d'un réseau de microcontrôleurs.
Application de DCS
Ici, l'entrée est donnée d'un clavier à un microcontrôleur, qui communique avec les deux autres microcontrôleurs. L'un des microcontrôleurs est utilisé pour afficher l'état du processus ainsi que les charges, tandis que l'autre microcontrôleur contrôle le pilote du relais. Le pilote du relais, à son tour, entraîne le relais pour faire fonctionner la charge.
J'espère que vous avez compris le concept du système de contrôle distribué et son importance. Voici une question de base pour vous - Donnez n'importe quelle application d'un DCS que vous connaissez.
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Crédits photo:
Système de contrôle distribué (DCS) par furet
Architecture DCS par services d'usine
Éléments de DCS par automatisation
Structure complexe industrielle par congatec
Redondance du système par kepware
Bloc fonctionnel prédéfini par tracemode
IHM sophistiquée par tradeindia
