Dağıtılmış kontrol sistemi geçişini yeni bitirmiş bir kontrol odasına girdiğinizde genellikle aynı resim belirir: temiz trend göstergeleri, bir tarihçi, bir alarm listesi ve devreye alan bir mühendis, üç döngünün hala yüzde iki oranında avlandığını sessizce kabul eder. Dolaplar nadiren problemdir. Alan katmanıdır. Bir DCS, musluktaki vericinin gerçekte ne bildirdiğine ve kontrol valfinin hareket etmesi söylendiğinde gerçekte ne kadar hareket ettiğine göre değerlendirilir.
Dağıtılmış Kontrol Sistemi Aslında Nedir?
Dağıtılmış kontrol sistemi, her biri belirli bir tesis alanına sahip olan ve operatör istasyonlarını, mühendislik araçlarını ve bir tarihçiyi tek bir iletişim omurgası üzerinden paylaşan proses kontrolörlerinden oluşan bir ağdır.
Dağıtılan kelimesi yönetime değil kontrole atıfta bulunur. Tek bir bilgisayarın tüm sahayı yönetmeye çalışması yerine DCS, prosesi kazan dairesi, reaktör treni veya kullanma suyu hattı gibi ünitelere böler ve her üniteye kendi kontrol cihazını verir. Bir kontrolörün arızalanması durumunda tesisin geri kalanı üretime devam eder.
Bu sınırlama, yüzlerce analog döngüye sahip sürekli tesislerin neden tek bir büyük programlanabilir mantık denetleyici rafı yerine bir DCS üzerinde standartlaştığını açıklıyor. Kontrol döngüleri genellikle 100 ms ile bir saniye arasında çalışır ve artıklık normalde denetleyicilerde, güç kaynaklarında ve ağlarda yerleşiktir.
Tek etiketli veritabanı gerçek farklılaştırıcıdır. Ayrı PLC'ler'lerden ve ev yapımı bir denetim katmanından oluşan bir tesiste, bir ölçüm genellikle üç ad altında, üç aralık ve üç alarm limitiyle üç kez bulunur. DCS'de etiket bir kez tanımlanır ve her yerde devralınır.
Dört Katman ve Her Birinin Sahip Olduğu Şeyler
Kabinin üzerinde hangi marka olursa olsun DCS dört katman halinde düzenlenir: saha, kontrol, denetim ve işletme. Hangi katmanın hangi karara sahip olduğunu bilmek sorun gidermeyi günlerden saatlere indirir.
| Katman | Tipik cihazlar | Sinyal veya protokol | En sık görülen başarısızlık noktası |
| Alan | Vericiler, konumlayıcılar, solenoidler, limit anahtarları, akış ölçerler | 4-20 mA, HART, RTD ve termokupl | İmpuls hatları, koruma topraklaması, nem girişi |
| Kontrol | Kontrollers, I/O cards, marshalling cabinets, power supplies | Alanbus, controller backplane | Tek güç beslemesi, ürün yazılımı uyumsuzluğu, toz |
| Denetleyici | Operatör istasyonları, mühendislik istasyonu, tarihçi, alarm sunucusu | Endüstriyel Ethernet, OPC | Düz ağ tasarımı, eksik zaman senkronizasyonu |
| kurumsal | MES, ERP ve raporlama araçları | OPC UA, SQL | Kontrolsüz, kontrol katmanına doğru geri yazar |
Desen tutarlıdır: En ucuz katman en uzun kesintilere neden olur. Darbe hattı yanlış yöne eğimli bir verici, herhangi bir konfigürasyon hatasından daha fazla rahatsız edici alarm üretecektir ve bunu on beş yıl boyunca yapmaya devam edecektir.
DCS, PLC veya SCADA: Döngü Sayısına ve Sonuca Göre Seçim
Hızlı makine sıralaması için bir PLC, birçok konuma yayılmış varlıklar için SCADA ve bir tesiste yüzlerce sürekli, etkileşimli analog döngü çalıştırıldığında bir DCS kullanın. Üçü örtüşüyor ve her satıcı platformun her şeyi yaptığını iddia ediyor, bu nedenle ürün kategorisi yerine mühendislik gerçekliğine karar verin.
PLC
- Onlarca ila birkaç yüz G/Ç noktası
- 1 ila 20 ms tarama süreleri
- Makine sıralaması ve kilitlemeler için en iyisi
DCS
- Yüzlerce ila onbinlerce nokta
- 100 ms'den bir saniyeye kadar kontrol döngüleri
- Birçok döngüye sahip sürekli bitkiler için en iyisi
SCADA
- Telemetri üzerinden birçok uzak site
- Saniyelerle ölçülen tarama süreleri
- Su ağları ve boru hatları için en iyisi
Alan Katmanı Döngü Performansına Karar Verir
Hiçbir kontrol algoritması, saha cihazının asla sağlayamadığı doğruluğu geri getiremez. Döngü bir zincirdir ve DCS'nin yalnızca tek bir bağlantısı vardır: denetleyici. Geriye kalan her şey tesiste ısıya, titreşime, neme ve proses sıvısına maruz kalır.
- Sensör ve verici seçimi: aralık, doğruluk sınıfı ve ıslak malzemeler, ayarlama başlamadan önce ulaşılabilir döngü hatasını ayarlar.
- Kurulum kalitesi: impuls hattı eğimi, yoğuşma kapları, termovel derinliği ve kablo yönlendirme.
- Son elemanın boyutlandırılması: valf Cv, aktüatör torku, strok süresi ve arıza emniyetli yön.
- Aksesuarlar: konumlayıcı, limit anahtarı, solenoid ve filtre regülatörü, bir sinyalin ne kadar sadık bir şekilde harekete dönüşeceğine karar verir.
- Sinyal bütünlüğü: değişken frekanslı sürücü kablolarından koruma, topraklama ve fiziksel ayırma.
HART'ı veya başka bir dijital protokolü destekleyen vericiler, tek bir 4-20 mA değerinden fazlasını sunar. Tesis genelindeki kalibrasyon taramasını hedeflenen bir göreve dönüştüren sensör kaymasını, elektronik sıcaklığı ve konfigürasyon değişikliklerini rapor ederler.
HART Çıkışlı FvLuoky FDP3000 Akıllı Basınç Transmitteri Monokristal silikon algılamayla dijital konfigürasyon kontrollerini destekleyen, 4-20 mA döngüler için HART özellikli bir basınç vericisi. Ürünü Görüntüle → Aynı mantık son eleman için de geçerlidir. Komut verilen sinyal yerine gerçek hareketi bildiren bir konumlayıcı, kalite sapmasına dönüşmeden önce sürtünmeyi görünür hale getirir. Tedarikçiler gibi Vatten Vana Grubu vanaları, aktüatörleri, konumlayıcıları ve vericileri tek bir saha setinde birleştirin; bu, bir döngünün dört kez yerine bir kez onarılması gerektiğinde önemlidir.
Hassas Valf Kontrolü için VATTEN Akıllı Valf Konumlandırıcı Aktüatör hava basıncını ayarlayan, akış ve proses düzenlemesinde stabil vana konumlandırmasını destekleyen analog 4-20 mA konumlayıcı. Ürünü Görüntüle → Son Kontrol Unsurları: DCS Neleri Düzeltebilir ve Düzeltemez?
Kontrol valfi sürtünmeli, ölü bantlı ve gecikmeli mekanik bir cihazdır ve bu özellikler, takip eden her ayarlama çalışması için tavanı belirler.
Pnömatik yay geri dönüşlü aktüatörler, güvenli konuma ulaşmak için güce ihtiyaç duymadıklarından, arıza emniyetli çalışma için varsayılan olarak kalır. Elektrikli aktüatörler hassas konumlandırma, hareket geri bildirimi ve teşhis sağlar ve su, atık su ve uzak sahalara uygun bir arıza modu olarak cihaz havasını ortadan kaldırır.
Boyutlandırma hak ettiğinden daha az dikkat çekiyor. Kurulu karakteristiklerin dik ve kontrolün zayıf olduğu koltuğun yakınında büyük boyutlu bir valf çalışır; küçük boyutlu bir vana tasarım akışını geçemez. Her iki hata da tasarım noktasında kabul edilebilir göründükleri için devreye alma sırasında hayatta kalır.
VATTEN Akıllı Aktüatörlü Elektrikli Akıllı Kontrol Vanası Sıvı ve gaz servisinde doğru düzenleme için 4-20 mA analog kontrollü ve doğrusal strok ayarlı bir elektrikli kontrol vanası. Ürünü Görüntüle → Döngü Sorununu Önleyen Devreye Alma Uygulamaları
Üretimin ilk haftasında ortaya çıkan çoğu döngü hatası, devreye alma sırasında görüldü ve yine de imzalandı. Bir DCS'nin devreye alınması esas olarak bir yazılım görevi değildir; saha ile kontrol odası arasında neyin fiziksel olarak kurulduğuna dair bir anlaşmadır.
- Yönlendirme kabininde döngü kontrolü: sinyali saha terminaline enjekte edin ve değeri operatör ekranında onaylayın, tersini değil.
- Hat hala boşken her valfi hava ve güçle strok testi yapın ve arıza emniyetli yönü doğrulayın.
- Konumlandırıcı geri bildirimini doğrulayın: hareket aralığı, sıfır ve bölünmüş aralık, veri sayfasıyla değil, mevcut strokla eşleşmelidir.
- Gerçek prosese karşı ayarlayın çünkü suda bulunan ayarlar nadiren viskoz bir bulamaca dönüşür.
- Belgeleri dondurun: güncellenen döngü sayfaları ve etiket listeleri, bir sonraki projenin aynı hataları tekrarlamasını önler.
Bir DCS'nin karşılığını aldığı yer
Bir DCS'nin getirisi, birçok etkileşimli döngü ve pahalı aksama süresine sahip sürekli süreçlerde en yüksektir.
- Döngülerin etkileşime girdiği ve derece değişikliklerinin sık olduğu kimyasallar ve petrokimyasallar
- Kazan ve türbin kontrolünün tek bir operatör ortamını paylaştığı enerji üretimi
- Dağıtılmış sahaların tek bir kontrol odasına bağlı olduğu su ve atık su
- Toplu kayıtların tutarlı verilere dayandığı ilaç sektörü
- Bulamaç ve solvent kullanımının zayıf saha donanımını cezalandırdığı pil malzemeleri
Bu endüstriler iki ortak özelliği paylaşıyor: Süreç sürekli çalışıyor ve kapatmanın maliyeti kontrol sisteminden daha fazla. Saha donanımının aynı koşullara dayanması gerekir; bu nedenle malzemeler, sızdırmazlık sınıfı ve aktüatör koruması, grafikler tamamlanmadan çok önce belirtilir. Yakın zamanda Tesisin genişletilmesiyle vana beslemesinin senkronize edilmesine ilişkin örnek olay çalışması zamanlama riskinin ne kadarının kontrol odası yazılımı yerine saha paketlerinde bulunduğunu gösterir.
Sıkça Sorulan Sorular
DCS, SCADA ile aynı mıdır?
Hayır. SCADA, genellikle uzak ve insansız tesislerden olmak üzere geniş alanlardan veri toplar ve görüntüler ve kontrol için genellikle yerel PLC'lere veya RTU'lara bağımlıdır. DCS, operatör arayüzünün aynı entegre sistemin bir parçası olduğu kapalı döngü kontrolünü kendisi gerçekleştirir.
Kaç I/O noktası PLC yerine DCS'yi doğrular?
Sabit bir eşik yoktur ancak tek bir tesis birkaç yüz sürekli analog döngü taşıdığında, yedeklilik zorunlu olduğunda veya birkaç ünitenin bir alarm felsefesini ve bir geçmiş veritabanını paylaşması gerektiğinde ekonomi değişir. Bu ölçeğin altında, iyi tasarlanmış bir PLC ve SCADA kombinasyonu genellikle daha ucuzdur.
DCS vanaları doğrudan kontrol edebilir mi?
Aktüatöre veya konumlayıcıya 4-20 mA veya dijital komut gönderir ve konumu ve durumu geri okur. Fişin veya diskin hareket ettirilmesinin fiziksel işi mekaniktir, dolayısıyla kontrol cihazı değil, vana boyutu, hava kalitesi ve aktüatör torku sonucu belirler.
DCS geçişi on yıllık bir taahhüttür. Bütçenin büyük bir kısmı dolaplara, lisanslara ve mühendislik saatlerine harcanıyor, ancak işletim sıkıntısının çoğu sahadan geliyor: sürüklenen bir verici, yapışan bir valf, yanlış çiğlenme noktasındaki cihaz havası. Kontrol sistemini mükemmelmiş gibi tasarlayın, ardından saha bütçesini sanki öyle değilmiş gibi harcayın.
