Sistem kontrol terdistribusi

PENGANTAR

Umumnya, konsep kontrol otomatis meliputi dua operasi besar ; transmisi sinyal (aliran informasi) bolak-balik dan perhitungan tindakan pengendalian (pengambilan keputusan). Melaksanakan operasi ini di pabrik nyata membutuhkan satu set perangkat keras dan instrumentasi yang berfungsi sebagai program untuk pekerjaan ini membutuhkan satu set untuk tugas-tugas ini. Sistem kontrol terdistribusi (DCS) adalah program kontrol yang paling modern. Ini berdiri sebagai prasarana tidak hanya untuk semua strategi kontrol yang rumit tetapi juga untuk sistem kontrol paling mudah. Ide prasarana kontrol sudah lama. Bagian berikutnya membahas bagaimana program kontrol berkembang melalui waktu untuk mengikuti kemajuan algoritma kontrol dan instrumentasi teknologi.

1. Ulasan Sejarah

Untuk sepenuhnya menghargai dan pilih status saat ini urusan dalam praktek industri itu adalah kepentingan untuk memahami perspektif sejarah pada evolusi pelaksanaan sistem pengendalian filsafat dan elemen perangkat keras. Evolusi menyangkut jantung dari setiap sistem kontrol yang adalah bagaimana arus informasi dan pengambilan keputusan canggih.

1. Pelaksanaan Pneumatic: dalam pelaksanaan awal sistem kontrol otomatis, arus informasi dicapai dengan transmisi pneumatik dan perhitungan dilakukan dengan perangkat mekanik menggunakan hembusan, pegas dll. Pengortrol pneumatik memiliki margin tinggi untuk keselamatan karena mereka menyebabkan ledakan. Namun, ada dua masalah mendasar yang terkait dengan pelaksanaan pneumatik: Transmisi: sinyal pneumatic ditransmisikan (melalui tekanan udara) yang lambat

merespon dan mengalami gangguan. Perhitungan: perangkat komputasi mekanik harus relatif sederhana dan

cenderung cepat aus.

2. Pelaksanaan Elektron analog: elektron yang digunakan sebagai media transmisi dalam jenis nya modus pelaksanaan. Perangkat komputasi masih sama seperti sebelumnya. Sinyal-sinyal listrik ke sinyal tekanan converter (E / P transdusers) dan ayat wakil (P / E transduser) digunakan untuk berkomunikasi antara perangkat mekanik dan aliran elektron. Masalah utama yang terkait dengan pelaksanaan analog elektronik: Transmisi: sinyal analog yang rentan terhadap kontaminasi dari bidang liar, dan

kualitas sinyal cenderung menurunkan saluran transmisi lebih lama. Perhitungan: jenis perhitungan mungkin dengan perangkat analog elektronik

tetap terbatas.

3. Pelaksanaan Digital: media transmisi menengah masih elektron, tetapi sinyal tersebut dikirimkan sebagai angka biner. Sinyal digital seperti ini jauh lebih sensitif terhadap

suara. Perangkat komputasi adalah komputer digital. Komputer digital lebih fleksibel karena mereka dapat diprogram. Mereka lebih fleksibel karena hampir tidak ada pembatasan itu dapak melaksanakan perhitungan kompleksitas. Selain itu adalah mungkin untuk melakukan perhitungan dengan perangkat komputasi tunggal, atau dengan jaringan perangkat tersebut.

Banyak medan sensor alami menghasilkan tegangan analog atau sinyal sesaat. Untuk alasan ini transduser yang mengubah sinyal analog ke sinyal digital (a / d) dan ayat wakil (d / a) digunakan sebagai antarmuka antara analog dan digital elemen dari sistem kontrol modern. Dengan pengembangan sistem implementasi digital, yang DCS yang baserd pada, adalah mungkin untuk menerapkan banyak strategi pengendalian canggih pada skala waktu yang sangat cepat.

2. Mode Kontrol Komputer

Kontrol komputer biasanya dilakukan dalam dua mode: kontrol pengawasan atau kontrol digital langsung. Keduanya ditunjukkan pada gambar 1. Kontrol Pengawas melibatkan resseting set point untuk kontroler lokal menurut beberapa perhitungan komputer. Kontrol digital langsung, sebaliknya, mensyaratkan bahwa semua tindakan pengendalian dilakukan oleh komputer digital. Kedua modus yang digunakan secara luas dalam aplikasi industri, dan kedua memungkinkan menggabungkan technologi kontrol modern. Hasil pengukuran ditransmisikan ke komputer dan kontrol sinyal yang dikirim dari komputer untuk mengontrol katup pada interval waktu tertentu yang dikenal sebagai waktu sampling. Yang terakhir ini harus dipilih dengan hati-hati.

4. Jaringan Kontrol Komputer

Jaringan kontrol komputer melakukan berbagai tugas: akuisisi data, servis tampilan video unit di berbagai laboratorium dan ruang kontrol, data logging dari laboratorium analitis, pengendalian proses pabrik atau pabrik percontohan, dll jaringan komputer dapat sesederhana pc murah atau bisa juga sistem kontrol terdistribusi komersial besar (DCS).

4.1. Jaringan Komputer Kecil

Dalam proses kecil seperti prototipe laboratorium atau pilot pabrik, jumlah kontrol loop relatif kecil. Cara murah dan mudah untuk menangani sistem ini adalah untuk mengkonfigurasi jaringan komputer pribadi untuk akuisisi data dan kontrol. Contoh konfigurasi sistem kontrol jaringan komputer digambarkan dalam gambar 2. Jaringan terdiri dari komputer utama terhubung langsung ke proses dalam dua saluran jalan. Komputer lokal lainnya yang terkait langsung dengan proses di saluran dua arah. Komputer lokal lainnya yang terkait dengan komputer utama dan juga terhubung ke proses melalui satu arah atau dua arah link. Beberapa dari komputer lokal dapat saling berhubungan. Setiap komputer lokal memiliki layar video dan fungsi tertentu. Sebagai contoh, beberapa komputer lokal didecated untuk akuisisi data dan kontrol lokal. Komputer utama bisa memiliki beberapa menampilkan.

Semua komputer beroperasi dengan sistem operasi multitasking. Mereka akan biasanya dikonfigurasi dengan memori lokal, penyimpanan disk lokal, dan sering telah berbagi penyimpanan disk dengan server.

4.2. Programmable Logic Controller

Programmable logic controller (PLC) adalah jenis lain dari teknologi digital yang digunakan dalam proses kontrol. Hal ini secara eksklusif khusus untuk sistem non-kontinyu seperti proses batch atau yang berisi peralatan atau kontrol elemen yang beroperasi terputus-putus. Hal ini juga dapat banyak digunakan dimana interlock diperlukan; misalnya, kontrol loop aliran tidak dapat digerakkan kecuali pompa telah diaktifkan. Demikian pula, saat startup atau shutdown dari proses yang terus menerus banyak elemen harus diurutkan dengan benar; yaitu, arus hulu dan tingkat harus ditetapkan sebelum pompa hilir dapat dihidupkan.

Konsep PLC didasarkan pada merancang urutan keputusan logis untuk menerapkan kontrol untuk kasus-kasus yang disebutkan di atas. Sistem seperti menggunakan komputer tujuan khusus yang disebut programmable logic controller karena komputer adalah sequencing. Dalam hal ini input ke komputer adalah seperangkat kontak relay yang mewakili negara dari berbagai unsur proses. Berbagai masukan Operator juga disediakan. Output dari komputer adalah seperangkat estafet enegized diaktifkan (dengan komputer yang dapat mengubah pompa atau menonaktifkan, mengaktifkan lampu pada panel display, mengoperasikan solenoid valve, dan sebagainya.

PLC dapat menangani ribuan I / O digital dan ratusan I / O analog dan kontrol PID terus menerus. PLC memiliki banyak fitur selain kemampuan sistem digital. Namun, PLC tidak memiliki fleksibilitas untuk ekspansi dan konfigurasi ulang. Operator antarmuka dalam sistem PLC juga terbatas. Bahkan programming PLC dari bahasa tingkat tinggi dan / atau kemampuan menerapkan algoritma kontrol maju yang terbatas.

PLC tidak cocok di pabrik dengan proses tradisional, tapi ada beberapa operasi, seperti sekuensing, dan operasi interlock, yang dapat menggunakan kemampuan yang kuat dari PLCa. Mereka juga cukup sering mengeluarkan biaya alternatif yang efektif untuk DCS (dibahas berikutnya) di mana strategi pengendalian proses canggih tidak diperlukan. Namun demikian, PLC dan DCS dapat dikombinasikan dalam suatu sistem hybrid dimana PLC terhubung melalui link ke controller, atau terhubung langsung ke jaringan.

4.3 Sistem Kontrol Terdistribusi Komersial

Lebih tanaman percontohan kompleks dan tanaman skala penuh, loop kontrol dari urutan ratusan. Untuk proses besar seperti, sistem kontrol terdistribusi komersial lebih tepat. Ada banyak vendor yang menyediakan sistem DCS seperti Baily, Foxboro, Honeywell, Rosemont, Yokogawa, dll di berikut hanya gambaran dari peran DCS diuraikan.

Secara konseptual, DCS mirip dengan jaringan pc sederhana. Namun, ada beberapa perbedaan. Pertama, perangkat keras dan perangkat lunak dari DCS dibuat lebih fleksibel, yaitu mudah untuk memodifikasi dan mengkonfigurasi, dan untuk dapat menangani sejumlah besar loop. Kedua, DCS modern dilengkapi dengan optimasi, kinerja tinggi model bangunan dan kontrol software sebagai pilihan. Oleh karena itu, seorang insinyur imajinatif yang memiliki latar belakang teoritis pada sistem kontrol modern dengan cepat dapat

mengkonfigurasi jaringan DCS untuk menerapkan pengendali kinerja tinggi. Aschematic jaringan DCS adalah snhown pada gambar 3. Pada dasarnya, berbagai bagian dari proses tanaman dan beberapa bagian dari elemen jaringan DCS saling terhubung satu sama lain melalui jalan raya data (fieldbus). Meskipun angka 3 menunjukkan satu jalan raya data, dalam prakteknya mungkin ada beberapa tingkat jalan raya data. Sejumlah besar akuisisi data lokal, tampilan video dan komputer dapat ditemukan didistribusikan di sekitar pabrik. Mereka semua berkomunikasi satu sama lain melalui jalan raya data. Unsur-unsur didistribusikan mungkin berbeda dalam tanggung jawab mereka. Misalnya, orang-orang terdekat proses menangani lalu lintas data mentah yang tinggi ke komputer lokal sedangkan yang lebih jauh dari kesepakatan proses hanya dengan data diproses tetapi untuk khalayak yang lebih luas.

Data raya demikian tulang punggung untuk DCS Sytem. Ini memberikan informasi kepada multi-display di berbagai panel kontrol operator mengirimkan data baru dan mengambil data historis dari penyimpanan anchival, dan berfungsi sebagai link data antara komputer kontrol utama dan bagian lain dari jaringan.

Pada puncak hirarki, sebuah suepervisory (host) komputer diatur. Komputer host bertanggung jawab untuk melakukan banyak fungsi tingkat yang lebih tinggi. Ini dapat mencakup optimalisasi operasi proses lebih bervariasi horizon waktu (hari, minggu, atau bulan), melaksanakan prosedur kontrol khusus seperti tanaman start up atau produk kelas transitation, dan memberikan umpan balik pada kinerja ekonomi.

Sebuah DCS kemudian alat yang ampuh untuk tanaman komersial besar. Insinyur atau operator dapat langsung menggunakan sistem tersebut untuk:

Akses sejumlah besar informasi terkini dari jalan raya data.

Lihat tren kondisi proses masa lalu dengan memanggil penyimpanan data arsip

Mudah install baru pengukuran on-line bersama-sama dengan komputer lokal untuk

akuisisi data dan kemudian menggunakan data baru segera untuk mengendalikan

semua loop proses.

Alternatif cepat di antara strategi pengendalian standar dan menyesuaikan

parameter kontroler dalam perangkat lunak.

Sebuah sigt insinyur penuh dapat menggunakan fleksibilitas kerangka kerja untuk

melaksanakan ide-ide desain lates controller-nya pada komputer host atau pada

komputer kontrol utama.

Dalam arsitektur DCS umum, komputer mikro yang melekat pada proses yang dikenal sebagai komputer front-end dan biasanya peralatan kurang canggih digunakan untuk fungsi tingkat rendah. Biasanya peralatan tersebut akan memperoleh proses data dari alat ukur dan mengkonversikannya ke unit teknik standar. Hasil pada tingkat ini diteruskan ke atas ke komputer yang lebih besar yang bertanggung jawab untuk operasi yang lebih kompleks. Ini komputer -tingkat atas dapat diprogram untuk melakukan perhitungan yang lebih maju.

5. Deskripsi Elemen DCS

Sistem DCS khas ditunjukkan pada gambar 3 dapat terdiri dari satu atau lebih dari unsur-unsur berikut:

Unit kontrol lokal (LCU). Ini dilambangkan sebagai komputer lokal pada gambar 3 unit

ini dapat menangani 8-16 loop pid individu, dengan 16-32 jalur input analog, 8

sampai 16 sinyal keluaran analog dan beberapa sejumlah input digital dan output.

Unit akuisisi data. Unit ini mungkin berisi 2-16 kali lebih banyak saluran input / output

analog sebagai LCU tersebut. Digital (diskrit) dan analog I / O dapat ditangani.

Biasanya, tidak ada fungsi kontrol yang tersedia.

Unit Batch sequencing. Biasanya, unit ini berisi sejumlah peristiwa eksternal, counter

waktu, generator fungsi sewenang-wenang, dan logika internal.

Tampilan lokal. Perangkat ini biasanya menyediakan stasiun analog display, perekam

tren analog, dan menampilkan suatu video untuk pembacaan.

Unit memori Massal. Unit ini digunakan untuk menyimpan dan proses recall data.

Biasanya disk penyimpan massal atau pita magnetik yang digunakan.