DCS (Distributed Control System)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 20:07, 22 ноября 2016.

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]

История

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[2].

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:

  • Отказоустойчивость и безопасность. Остановка технологического процесса для Distributed Control System является недопустимой. Достигается это резервированием технической и программной базы.
  • Масштабируемость так же крайне важна для распределенной системы управления, поскольку наращивание технологической базы, добавление новых контуров и частей обьекта управления должны происходить просто и без остановки функционирования уже подключенных решений.
  • Простое конфигурирование и разработка DCS. В состав Distributed Control System должно входить множество необходимых элементов. Среди них: системы программирования, библиотеки стандартных элементов, настроенные сетевые интерфейсы и протоколы.
  • Поддержка территориально распределённой архитектуры.
  • Единая конфигурационная база данных.
  • Развитый человеко-машинный интерфейс.

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.

Рис.1 Структура DCS

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».

Рис.2 HMI DCS

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:

  • ABB
    • System 800xA
  • Areva T&D
    • PACiS
  • Alstom
    • ALSPA 6
  • B&R
    • APROL
  • Emerson
    • Delta V
    • Ovation
  • Honeywell
    • Experion PKS
    • TDC3000
    • Total Plant Solution (TPS)
  • Invensys Foxboro
    • I/A Series
    • Foxboro A2 (Eurotherm Suite)
  • Rockwell Automation
    • Logix
  • Schneider Electric
    • PlantStruXure на базе UAG
  • Mitsubishi Electric
    • iQPlatform
  • Siemens
    • SIMATIC PCS7 (включая CEMAT и BRAUMAT)
    • APACS
    • QUADLOG
    • SPPA-T3000
  • Текон
    • P06
    • МФК1500
    • МФК3000
  • Toshiba
    • TOSDIC-CIE DS
  • Yokogawa
    • CENTUM VP
  • Tornado modular systems
    • Торнадо-N

В сумме указанные производители занимают более половины мирового рынка DCS-систем. Прочие более-менее заметные производители это Metso, Yamatake, Hitachi, Fuji.

Источники

  1. Autoworks[Электронный ресурс] : Распределённые системы управления / Дата обращения: 30 октября 2016 - Режим доступа: http://autoworks.com.ua/verxnie-urovni-asu-tp/raspredelyonnye-sistemy-upravleniya/
  2. Википедия [Электронный ресурс] : Распределённая система управления / Дата обновления: 20.04.2016. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/?oldid=77893661 (дата обращения:30 октября 2016).

Ссылки

  • asu-tp [Электронный ресурс] : В чем различие между РСУ (DCS) и SCADA? / Дата обращения: 30 октября 2016. - Режим доступа: http://www.asu-tp.org/index.php?option=com_content&task=view&id=425&Itemid=68
  • bookasutp [Электронный ресурс] : Распределенные системы автоматизации. / Дата обращения: 30 октября 2016. - Режим доступа: http://www.bookasutp.ru/Chapter1_1_3.aspx
  • samag [Электронный ресурс] : Архитектура распределенной системы управления на основе реконфигурируемой многоконвейерной вычислительной среды L-Net / Дата обращения: 30 октября 2016. - Режим доступа: http://samag.ru/archive/article/2806
  • Википедия [Электронный ресурс] : Distributed control system/ Дата обращения: 30 октября 2016. - Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Distributed_control_system