Sistema di controllo distribuito

Un sistema di controllo distribuito(DCS) è un controllo automatico costituito da diversi sottosistemi, tra cui quello di acquisizione e di elaborazione dei dati, in grado di scambiare autonomamente informazioni con il campo (processo o impianto) in architettura distribuita, ovvero non centralizzata. In altre parole non esiste un unico computer controllore di tutto il sistema ma diversi controllori dislocati per sezioni di impianto e opportunamente segregati: le informazioni scambiate dai sottosistemi vengono collettate da opportuni accentratori di supervisione. La perdita di un accentratore non inficia la capacità di mantenere controllato il sistema (Tra gli altri benefici, non ne consegue lo shutdown accidentale dell'impianto).

Architettura DCS

L'architettura tipica di DCS prevede:

• livello 0: Campo
• livello 1: Controllori e PLC (BMS, ESD)
• livello 2: Supervisione e comando
• livello 3: Sistemi avanzati di controllo ottimo e istoricizzazione
• livello 4: Office

livello 0: Campo

Con campo si intende l'insieme delle variabili di processo PV (process value) e delle variabili di controllo SP (set point) e OP (output) che rappresentano l'impianto oggetto del sistema di controllo.

livello 1: Controllori e PLC

Sistemi computerizzati remotizzati atti ad acquisire le variabili di processo dal campo e computare automaticamente (tramite logic diagram, flow chart e regolatori di controllo PID) le variabili di controllo. L'acquisizione avviene tramite appositi moduli di acquisizione I/O e pubblicati sul livello 2 tramite control net o rete seriale (p.e. modbus).

livello 2: Supervisione e comando

Livello operatore, lettura delle variabili di processo provenienti dal campo PV (process value) e comando delle variabili di controllo SP (set point) e OP (output). L'operatore, tramite interfaccia uomo-macchina, ha il totale controllo del campo

livello 3: Sistemi avanzati di controllo ottimo e istoricizzazione

Il livello 3 accede ai dati presentati sul livello 2 e li elabora per storicizzarli a lungo termine (con campionamento definito da utente), per generare strategie di controllo avanzato APC (basato sulla storicizzazione) o per sistemi di addestramento per operatori basati su simulazione OTS

livello 4: Office

Raccolta dati per sistemi di forecasting remotizzati, tramite collegamento sicuro read-only con accesso al level3 via DMZ. Il livello office è usato per lo più a scopo statistico

Esempio: controllo di una valvola

Diciamo che:

• FCV001 sia una valvola che controlla il flusso di fuel gas ad una stazione bruciatori.
• FT001 un trasmettitore di portata, cioè una flangia che trasforma una misura in Kg/h in un segnale analogico 4-20mA, collegato sulla stessa linea del gas
• Si voglia controllare l'apertura della FCV001 in funzione della misura di FT001, nello specifico dato un SP da operatore in Kg/h la valvola aprirà o chiuderà (OP) affinché il valore letto da FT001 (PV) sia uguale a quello desiderato dall'operatore (SP). Tipicamente l'algoritmo di controllo utilizzato è il PID
• FY001 un convertitore corrente pressione che comanda l'apertura della valvola
  • A livello 0 troviamo la valvola FCV001 e gli strumenti FT001 FY001
  • A livello 1 troviamo l'algoritmo di controllo PID e le schede di acquisizione/comando per l ingegnerizzazione delle variabili
  • A livello 2 troviamo la supervisione operativa tramite interfaccia uomo-macchina
  • A livello 3 troviamo il sistema di istoricizzazione che campiona ogni secondo PV OP e SP e li mantiene in un database per un accesso futuro o per calcolo di algoritmi avanzati. I risultati del controllo avanzato scende a livello 1 sul SP del PID quando questo è in MODE = cascade
  • A livello 4 troviamo un foglio excel nell'ufficio del direttore generale che analizza la PV negli ultimi 10 mesi e calcola quanto ha speso rispetto all'anno precedente

Voci correlate

• Analisi dei sistemi dinamici
• Automazione
• Controllo in cascata
• Controllo industriale
• Controllore
• Controllo ottimo
• Controllo robusto
• Controllori PID
• Sistemi dinamici
• Strumentazione di controllo
• Teoria dei sistemi
• Programmable logic controller
• Piping & Instrumentation Diagram
• SCADA
• windup
• sistema di spegnimento di emergenza
• burner management system

Bibliografia

• Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering. Prentice Hall, 2002.
• Paolo Bolzern, Riccardo Scattolini, Nicola Schiavoni. Fondamenti di controlli automatici. McGraw-Hill Companies, Giugno 2008. ISBN 978-88-386-6434-2.
• Robert Perry; Don W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8^a ed. (in inglese), McGraw-Hill, 2007. ISBN 0-07-142294-3

Collegamenti esterni

• Dispensa DCS
• Honeywell DCS.
• Emerson DCS.
• ABB DCS.
• yokogawa DCS.

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