Sistema de instrumentación y control digital

Un sistema de control de sistemas digitales ( DCS o DCS para sistema de control distribuido en inglés) es un sistema de control de un proceso industrial con una interfaz hombre-máquina para monitoreo y una red de comunicación digital .

La ventaja de estos sistemas es su modularidad, lo que les permite ser instalados y modificados fácilmente.

Historia

Históricamente, el primer sistema informático utilizado para el control industrial se implementó en 1959 en la refinería Texaco en Port Arthur , Texas , con un RW-300 de Ramo-Wooldridge .

Entre los fabricantes de SNCC, se pueden mencionar ABB , Emerson , Foxboro , Honeywell , Rockwell , Siemens , Yokogawa .

Área de uso

Los SSAC se utilizan principalmente en industrias de proceso donde el modo de producción es continuo o por lotes . Por ejemplo, los métodos en los que se puede utilizar un SSAC incluyen:

petroquímicos y refinerías
metal y minería
plantas de tratamiento metalúrgico
fabricación farmacéutica
plantas de energía nuclear y térmica
fabricación de automóviles
aplicaciones agrícolas
vientos de la costa

Arquitectura del sistema

El equipo de control de un DCS está distribuido o geodistribuido. A diferencia de los sistemas de control centralizado basados en controladores lógicos programables industriales , que tienen un único controlador central que gestiona todas las funciones de control-mando del sistema , los DCS se componen de varios controladores modulares que controlan los sub-sistemas o unidades de la instalación general.

El atributo clave de un DCS es su confiabilidad debido a la distribución del procesamiento de control alrededor de los nodos del sistema. Esto alivia la falla de un solo procesador. Si un procesador falla, solo afectará a una sección del proceso de la planta, a diferencia de una falla del mainframe que afectaría a todo el proceso. Esta distribución de la potencia de cálculo local a las bahías de conexión de entrada-salida (E / S) de campo también garantiza tiempos de procesamiento del controlador rápidos al eliminar posibles retrasos en el procesamiento central y de la red.

El diagrama adjunto es un modelo general que muestra los niveles funcionales de fabricación mediante control computarizado:

El nivel 0 contiene dispositivos de campo como sensores y actuadores
El nivel 1 contiene módulos de entrada-salida (E / S) industrializados y sus procesadores electrónicos distribuidos asociados.
El nivel 2 contiene las computadoras de supervisión, que recopilan información de los nodos del procesador en el sistema y proporcionan pantallas de control del operador.
El nivel 3 es el nivel de control de producción, que no controla directamente el proceso, pero se refiere al seguimiento de los objetivos de producción y vigilancia.
El nivel 4 es el nivel de programación de la producción.

Los niveles 1 y 2 son los niveles funcionales de un DCS tradicional, en el que todos los equipos forman parte de un sistema integrado de un solo fabricante.

Los niveles 3 y 4 no son estrictamente procesos de control en el sentido tradicional, sino donde se lleva a cabo el control de producción y la programación.

Características del sistema

Un DCS se compone en la base de un conjunto de equipos basados en un microcontrolador cada uno asegurando una tarea específica:

adquisición de datos : conectados general y principalmente a equipos de campo (sensor, actuador), permiten filtrar y acondicionar la señal para asegurar una buena comunicación entre el regulador y estos equipos de campo.
regulación y tratamiento de datos : son los dispositivos que realizan la función de regulación y servocontrol mediante bucles de regulación PID o bien mediante lógica combinatoria.
un sistema de comunicación : utilizando topologías y protocolos de comunicación específicos para asegurar la comunicación entre los diferentes equipos del sistema.
monitorización : son dispositivos que aseguran el correcto funcionamiento de todos los equipos del sistema (alarma del sistema), así como el correcto funcionamiento del proceso (alarma de proceso)
historial : historial de datos del proceso, alarmas del sistema y del proceso, registros, etc.
archivo : esta función asegura el archivo y registro de los distintos datos del sistema en la base de datos del servidor
supervisión : como su nombre indica, esta función le permite supervisar el sistema y mostrar el estado instantáneo de cada dispositivo en el sistema.

Referencias

Jacques Le Gallais , “ Sistemas de control digital (SNCC) ”, Técnicas de ingeniería. Computación industrial , vol. S2, n o R7505,1997, R7505.1-R7505.15 ( ISSN 1632-3831 ).
(in) H. Van Dyke Parunak y Raymond S. Vanderbok , " Manejo del comportamiento emergente en sistemas de control distribuido " , Actas de ISA-Tech'97 , ISA ,1997( leer en línea ).
(en) Thomas M. Stout y Theodore J. Williams , " Trabajo pionero en el campo del control de procesos informáticos " , IEEE Annals of the History of Computing , IEEE , vol. 17, n o 1,primavera de 1995, p. 6–18 ( DOI 10.1109 / 85.366507 ).
(in) Vanessa Romero Segovia y Alfred Theorin, " Historia del control: Historia de PLC y DCS " , Departamento de Control Automático de la Universidad de Lund ,15 de junio de 2012, § 3.7 “Historia de la empresa DCS”, p. 17-20.