система dcs что это
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
DCS (Distributed Control System)
Распределённая система управления (англ. Distributed Control System ) – это комплекс технических и программных решений для построения АСУ ТП, характерной чертой которой является децентрализованная обработка данных и наличие распределенных систем ввода и вивода информации, повышенная отказоустойчивость, стандартная и единая структура базы данных.
Интерес к распределенным системам управления возник в процессе увеличения количества датчиков, площадей производства, модернизации и усложнения стандартных алгоритмов управления технологическими процессами. Контроллеры, модули ввода и вывода данных, датчики, исполнительные механизмы разнесены в пространстве. Каждый ПЛК работает со своими датчиками и исполнительными механизмами, работает с конкретной частью объекта управления, и не зависит от других ПЛК, однако, взаимодействует с другими контурами и устройствами для выполнения общей задачи, достижения заданных показателей качества. Участки Distributed Control System могут находиться друг от друга на любом расстоянии, а связь между ними будет поддерживаться через интернет. Подобная тенденция получила свое развитие в связи с успехами ООП (объектно-ориентированного программирования). Для достижения оптимального режима работы DCS обмен данными между контроллерами должен быть сведен к минимуму. Синхронизация же работы ПЛК производится на более высоком уровне АСУ ТП. [1]
Содержание
История
В 1979 году компания Fisher & Porter представила свою систему DCI-4000, а Invensys систему SPECTRUM.
В 1980 году компания Bailey представила систему NETWORK 90, а компания Alfa Laval систему SattLine.
Tребования к DCS
Основными требованиями к DCS являются:
Структура DCS
Структура DCS в наиболее классическом виде состоит из трех уровней. Нижний уровень ввода/вывода содержит в себе датчики, исполнительные механизмы и прочее. Средний уровень распределенной системы управления состоит из контроллеров. Их задача обработать полученные данные, выдать управляющее воздействие, передать данные на верхний уровень. На верхнем уровне расположены серверы баз данных и операторские станции, задача которых предоставить человеко-машинный интерфейс оператору и осуществлять обмен с сервером и плк. Часто в иерархии Distributed Control System выделяют отдельно инженерную рабочую станцию, на которой установлены комплексы разработки и конфигурации. Подобные станции имеют прямое подключение к ПЛК в отличии от операторских.
HMI(Человеко-машинный интерфейс) должен предоставлять и визуализировать все процессы протекающие в объекте и оборудование. Тут есть небольшое сходство DCS и SCADA программ. Однако стоит отдавать себе отчет, что отличие Distributed Control System от SCADA заключается в различной функциональности этих решений. Распределенная система управления включает в себя SCADA, но обладает вышеописанными функциональными отличиями и «добавками».
Области применения DCS
Основной сферой применения РСУ являются производства с цикличными процессами, когда необходимо изготовить определённую партию продукта. Области применения DCS обширны. Распределенные системы управления внедряют на химических производствах, металлургии, газодобыче, и во многих других отраслях. Ключевым моментом тут является большой размер предприятия, удаленность его частей, большое количесвто опрашиваемых точек и контуров управления.
Современный рынок
Основными современными системами DCS сегодня являются:
В сумме указанные производители занимают более половины мирового рынка DCS-систем. Прочие более-менее заметные производители это Metso, Yamatake, Hitachi, Fuji.
Распределённая система управления
Распределённая система управления (англ. Distributed Control System, DCS ) — система управления технологическим процессом, отличающаяся построением распределённой системы ввода-вывода и децентрализацией обработки данных.
РСУ применяются для управления непрерывными и гибридными технологическими процессами (хотя сфера применения РСУ только этим не ограничена). К непрерывным процессам можно отнести те, которые должны проходить днями и ночами, месяцами и даже годами, при этом остановка процесса, даже на кратковременный период, может привести к порче изготавливаемой продукции, поломке технологического оборудования и даже несчастным случаям. Классическим примером непрерывного процесса является изготовление стекла в стекловаренной печи.
Сферы применения РСУ многочисленны:
Требования к современной РСУ:
История
Первые DCS были представлены на рынок в 1975 году компаниями Honeywell (система TDC 2000) и Yokogawa (система CENTUM). Американский производитель Bristol Babcock в том же году представил свои универсальные контроллеры UCS 3000. Иногда к DCS относят систему Contronic 3 фирмы Schoppe & Faeser.
В 1979 году компания Fisher & Porter представила свою систему DCI-4000, а Invensys систему SPECTRUM.
В 1980 году компания Bailey представила систему NETWORK 90, а компания Alfa Laval систему SattLine.
Современный рынок
Основными современными системами DCS сегодня являются:
В сумме указанные производители занимают более половины мирового рынка DCS-систем. Прочие более-менее заметные производители это Metso, Yamatake, Toshiba, Hitachi, Fuji.
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Распределённая система управления» в других словарях:
распределённая система управления — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN distributed control systemDCS … Справочник технического переводчика
распределённая система управления и информации — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN distributed control and information systemDOS … Справочник технического переводчика
Распределённая система — система, для которой отношения местоположений элементов (или групп элементов) играют существенную роль с точки зрения функционирования системы, а, следовательно, и с точки зрения анализа и синтеза системы. Компьютерные системы Распределенная… … Википедия
распределённая система компьютерного управления — paskirstytoji kompiuterinio valdymo sistema statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. DCCS; distributed computer control system vok. verteilte Prozeßrechnersystem, n rus. распределённая система компьютерного управления, f pranc. système de… … Automatikos terminų žodynas
Система управления — Структура управления систематизированный (строго определенный) набор средств сбора сведений о подконтрольном объекте и средств воздействия на его поведение с целью достижения определённых целей. Объектом системы управления могут быть как… … Википедия
Система управления версиями — (от англ. Version Control System, VCS или Revision Control System) программное обеспечение для облегчения работы с изменяющейся информацией. Система управления версиями позволяет хранить несколько версий одного и того же документа, при … Википедия
Распределённая ФС — Это список файловых систем и сетевых протоколов, эмулирующих работу файловой системы, с небольшим описанием. Чтобы узнать более, вы можете пройти по соответствующей ссылке. Некоторые старые системы поддерживали только одну файловую систему,… … Википедия
Распределённая файловая система — Это список файловых систем и сетевых протоколов, эмулирующих работу файловой системы, с небольшим описанием. Чтобы узнать более, вы можете пройти по соответствующей ссылке. Некоторые старые системы поддерживали только одну файловую систему,… … Википедия
Распределённая файловая система (Microsoft) — Distributed File System (DFS) компонент Microsoft Windows, использующийся для упрощения доступа и управления файлами, физически распределёнными по сети. При её использовании файлы, распределённые по серверам, представляются находящимися в… … Википедия
Распределённая энергетика — Ветрогенератор, вырабатывающий энергию для подачи в распределенную сеть, Испания Распределённое производство энергии (англ. Distributed power generation) концепция строительства источников энергии и распределительных с … Википедия
PLC vs DCS. Оптимальный выбор для управления производственным процессом
В стремлении захватить новые и расширить существующие рынки сбыта производственных приложений производители PLC (Programmable Logic Controller, PLC) продвигают идею, которая обещает большую функциональность при объединении PLC и SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) по сравнению с возможностями, предлагаемыми распределенными системами управления (Distributed Control System, DCS). Технологии PLC и SCADA действительно могут заменить DCS по следующим причинам:
С другой стороны, производители DCS стараются отвоевать свою часть рынка, особенно ту, которая относится к нефтехимической промышленности, где их продукция является доминирующей. Однако при этом они пытаются также расширить свое влияние на менее сложные пр оцессы производства, где используются PLC, такие как водоснабжение и очистка стоков. Для достижения этих целей производители DCS предлагают:
Производители допускают некоторую взаимозаменяемость между этими двумя типами устройств, но только до определенного уровня: оба типа систем не могут служить для применения во всех без исключения приложениях.
Алгоритм выбора структуры управления PLC/DCS
Чтобы определить, какая из технологий наилучшим образом подходит для конкретного приложения, выбор системы управления может быть представлен в виде шести основных шагов (рисунок). Каждый шаг представляет собой вопрос, а ответ на этот вопрос одновременно по дводит нас к следующему этапу осуществления выбора. Ниже мы рассмотрим детальное описание каждого такого шага.
Рисунок. Блок-схема, иллюстрирующая последовательность принятия решения по выбору PLC или DCS для конкретных применений
Шаг 1: требует ли производственный процесс использования технологии расширенного процесса контроля APC?
Нет сомнений в том, что подавляющее большинство приложений, связанных с управлением технологическими процессами, могут быть в достаточной степени обработаны при помощи традиционных систем автоматического управления на основе ПИД-регуляторов. Или это может быть реализовано путем использования их комбинации совместно с другими традиционными технологиями управления, такими как упреждающее, каскадное, пропорциональное и распределенное управление в поддиапазонах. Несмотря на то, что производственные технологичес кие процессы предприятий по-прежнему требуют все более высокого уровня стабильности и минимизации процессов модернизации (особенно это касается процессов, в которых имеет место контроль множественных изменяемых данных и управления процессами, имеющими длит ельные задержки), технологии APC (Advanced Process Control) демонстрируют постоянный рост применения. Это касается таких технологий, как нейронные сети, адаптивный контроль, управление с использованием прогнозирующий моделей управления и т. п. Производител и DCS по-прежнему продолжают продвигать интеграцию APC в свои изделия, поскольку PLC при традиционных методах контроля имеют свои, характерные для них ограничения. Если для управления контролируемым процессом требуется использование одной или более техноло гий APC, то в данном случае выбор DCS очевиден.
Шаг 2: сколько автоматически регулируемых контуров содержит производственный процесс?
Хотя PLC высокого технического уровня отлично подходят для управления множеством ПИД-контуров и выполнения других задач управления, тем не менее, принимая во внимание количество контуров, которыми могут управлять PLC, и учитывая существующие ограничения на их возможное количество, рано или поздно возникнет вопрос об использовании DCS.
Если производители PLC не могут продемонстрировать, что их устройства обеспечивают требуемое количество обрабатываемых контуров управления в распределенной среде, то выбор DCS тут очевиден.
Шаг 3: действительно ли производственный процесс требует организации диспетчерской для операторов управления
Детальная информация, отображаемая на пульте и требующая постоянной реакции оператора, играет центральную роль в функциональности DCS. В отличие от DCS, PLC предназначены для выполнения самой логики и последовательности технологических операций и требуют SCADA/HMI для улучшения возможности визуализации некоторой информации о процессах, но обычно с меньшей их детализацией. Если процесс не требует наличия непрерывного контроля или вмешательства оператора, то в данном случае будет вполне достаточно использован ия PLC с локальным HMI или панельного индустриального компьютера c установленным программным обеспечением SCADA. Использование DCS в данной ситуации нерационально с точки зрения стоимости, особенно если ответы на два предыдущих вопроса были отрицательными. Примерами некоторых процессов могут быть мобильные производственные системы управления или модульные системы.
Если операции производственного технологического процесса требуют наличия полного контроля, то могут быть применены обе системы — и DCS, и PLC–SCADA. Они могут использоваться даже в том случае, когда под их управлением находится небольшое количество контро лируемых процессов.
Шаг 4: требуется ли высокоскоростная распределенная система управления?
Шаг 5: требует ли процесс частой модернизации?
Обе системы — PLC и DCS — предполагают наличие начального программирования, модификацию программ, перепрограммирование и даже сброс настроек на заводские, установленные по умолчанию, при новом включении системы. Однако даже если существует возможность прои зводить некоторые модификации программного обеспечения и для PLC, и для SCADA, это может стать достаточно большой проблемой для разработчиков конечных систем управления. В отличие от DCS, которые используют одну общую базу данных как для логики процесса, т ак и для HMI, извещений и исторических данных, которые требуются для работы, PLC и SCADA обычно используют раздельные базы данных, иногда с помощью промежуточного OPC-сервера баз данных (OLE for Process Control). Это создает видоизмененную логику управлени я или увеличивает объем использованного оборудования, что требует дополнительного времени. Также это создает риски возникновения проблем с конфигурированием такого оборудования.
Таким образом, если процесс не требует частой модификации оборудования или логики работы этого оборудования, тогда PLC будет правильным выбором. Если частые модификации все-таки требуются, то тогда нужно рассматривать вопрос использования DCS, однако тольк о после ответа на последний, шестой вопрос.
Шаг 6: имеет ли персонал предприятия достаточные знания и квалификацию для модификации системы?
При выборе технологического процесса стоимость оборудования для организации процесса управления обычно не учитывается. Это связано с тем, что большинство производителей PLC и DCS доказали свои возможности по снижению цен при реализации больших проектов, ис пользующих их оборудование. Стоимость крайне важна при принятии решения, когда обсуждается вопрос будущей модернизации системы контроля и управления. Особенно в том случае, когда стоимость конкретного элемента влияет на общую стоимость всего оборудования в целом.
В то время как технологии DCS и PLC приобретают все больше общих черт в своем технологическом развитии, при проведении анализа каждой из них применительно к конкретным процессам обычно открываются такие области, где одна технология не способна в достаточно й мере удовлетворить все потребности в автоматизации производственного процесса. В некоторых случаях требования, которые могут возникнуть в будущем, очевидно могут быть удовлетворены при помощи другой, более продвинутой технологии. Приведенные в статье раз ъяснения могут послужить ориентиром для выбора между PLC и DCS для каждого конкретного случая.
Система dcs что это
Распределенные системы управления (РСУ) — DCS
к.т.н., эксперт по автоматизации производства,
В данной статье рассмотрим такое эффективное решение, как
распределенная система управления
Подробно изучим: понятие, сферы применения, задачи и преимущества РСУ.
Итак, начнём!
С ростом количества датчиков, увеличением площади территории, на которой расположена автоматизированная система и усложнением алгоритмов управления, становится более эффективным решением — применение Распределенных Систем Управления (РСУ).
Распределенные системы состоят из множества территориально разнесенных контроллеров и модулей ввода-вывода. При таком подходе структура распределенной системы и структура алгоритма ее работы становятся подобны структуре самого объекта автоматизации, а функции сбора, обработки данных, управления и вычисления оказываются распределенными среди множества контроллеров.
Каждый контроллер работает со своей группой устройств ввода-вывода и обслуживает определенную часть объекта управления. Тенденция децентрализации управления и приближения контроллеров к объектам управления является общей для всех систем автоматизации. Кроме того, сосредоточенная система является частью или частным случаем распределенной, поэтому появление распределенных систем является следствием естественного развития от частного к общему.
Распределённая система управления (РСУ) (Distributed Control System, DCS) —
система управления технологическим процессом, отличающаяся построением распределённой системы ввода-вывода и децентрализацией обработки данных.
РСУ (Рис.1) можно определить — как систему, состоящую из множества устройств, разнесенных в пространстве, каждое из которых не зависит от остальных, но взаимодействует с ними для выполнения общей задачи.
В предельном случае элементы системы могут находиться на разных континентах земного шара, а связь между ними может выполняться через интернет.
В качестве «множества устройств» могут выступать любые микропроцессорные устройства, например, ПЛК или разнесенные в пространстве модули ввода-вывода одного контроллера. Однако в последнем случае только сбор данных можно рассматривать как распределенный, в то время как функция управления является сосредоточенной в одном контроллере.
Первые инструментальные средства для создания DCS были представлены на рынок в 1975 году компаниями Honeywell (система TDC 2000) и Yokogawa (система CENTUM). Американский производитель Bristol Babcock в том же году представил свои универсальные контроллеры UCS 3000. Иногда к DCS относят систему Contronic 3 фирмы Schoppe & Faeser.
В 1979 году компания Fisher & Porter представила свою систему DCI-4000, а Invensys систему SPECTRUM.
В 1980 году компания Bailey представила систему NETWORK 90, а компания Alfa Laval систему SattLine.
Системы управления реляционными базами данных (СУРБД) хранят информацию в таблицах, имеющих отношения, или связанных, друг с другом. Запись и извлечение информации с использованием таких таблиц выполняется более эффективно, чем в случае записи данных в одну большую таблицу.
Microsoft SQL Server является реляционной базой данных.
Сферы применения РСУ многочисленны:
Требования к современной РСУ:
В итоге РСУ имеет следующие характеристики, отличающие ее от сосредоточенной:
Функциональное отличие РСУ от систем ПЛК+СКАДА — заключается в следующем :
Все это, разумеется, делает начальную цену РСУ более высокой по сравнению с ПЛК+СКАДА, но на порядок снижает время разработки и внедрения.
Контроллеры для распределенных систем управления
В связи с резким удешевлением микропроцессорной техники с одновременным повышением их надежности и характеристик, уменьшением их размеров и увеличением их функциональных возможностей появилось большое количество малогабаритных контроллеров и компьютеров, обладающих невысокой стоимостью.
Наличие развитых сетевых средств позволяет связывать эти контроллеры в единую сеть, причем различные узлы (контроллеры, интеллектуальные модули ввода-вывода, компьютеры) этой сети могут быть разнесены друг от друга на достаточно большие расстояния.
Такая распределенная архитектура системы управления обладает следующими достоинствами:
С ростом блоков ввода-вывода и соответственно — количество датчиков в системе, показанной на Рис. 1, увеличивается число и суммарная длина проводов, соединяющих датчики с устройством ввода.
Это приводит не только к росту стоимости кабельного оборудования, но и к проблемам, связанным с электромагнитными наводками, особенно если датчики распределены по большой площади.
В распределенной системе модули ввода-вывода изготавливаются с небольшим количеством входов (обычно от 1 до 16), а сами модули располагаются вблизи места установки датчиков. Увеличение количества датчиков (входов) достигается путем наращивания числа модулей и объединения их с помощью общей шины. Это сокращает общую длину проводов в системе, а также уменьшает длину проводов с аналоговыми сигналами.
Система dcs что это
Давайте начнём с расшифровки терминов.
DCS – Distributed Control System. По-русски РСУ – Распределённая Система Управления.
PLC – Programmable Logic Controller. По-русски ПЛК – Программируемый Логический Контроллер.
Сразу же видно, что если мы хотим провести сравнение между DCS и PLC, мы строго говоря, не будем сравнивать яблоки с яблоками. Тем не менее, в реальности инженеры часто почти отождествляют эти понятия.
Например, встречаются два АСУшника и один спрашивает:
— Что вы используете для АСУТП?
— Yokogawa Centum, а вы?
— А HMI/SCADA? – Cimplicity
— А Schneider Modicon не рассматривали?
— Да рассматривали вместе с Citect SCADA. Но решили остановиться на GE.
Даже из этого простого разговора видно, что речь идет о разной архитектуре систем. В мире ПЛК, как минимум нужно уточнить, а какой HMI используется в данном проекте, тогда как в мире DCS это уже определено вендором.
Посмотрите упрощенные картинки этих двух систем.
Система DCS
Обратите внимание на одну простую вещь: даже минимальный функционал РСУ – эта законченная система, выполняющая основные задачи АСУТП. Тогда как в случае ПЛК, мы без красного квадратика имеем черный ящик. Да, мы знаем конфигурацию этого ящика, так как мы его сконфигурировали через PLCConfiguration и скачали в ПЛК, но нам нужен HMI для управления и отслеживания его работы.
Я бы хотел обратить внимание лишь на два момента. ПЛК было сделано как замена релейных схем. Естественно, программирование велось на LD.
DCS – это, по сути, замена аналоговых устройств, осуществляющих в основном ПИД-регулирование и логику. FB (Function Blocks) – удобный метод представления таких алгоритмов.
Еще один момент. Первоначально в DCS связь между контроллерами и компьютерами осуществлялась через патентованный уникальный интерфейс. Сейчас в этом тоже нет необходимости. На рисунке вы видите две системы, которые выглядят очень похожими.