Sistema di controllo distribuito

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Un sistema di controllo distribuito (sigla DCS, dall'inglese Distributed Control System) è un sistema di 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 l'arresto accidentale dell'impianto.

Cenni storici[modifica | modifica sorgente]

Il primo DCS, denominato "TDC 2000", fu ideato nel 1975 dalla Honeywell[1] Nello stesso anno la Yokogawa introdusse il sistema CENTUM[2] e la Bristol introdusse il sistema "UCS 3000".

Nel giro di pochi anni vennero ideati altri DCS, fino a raggiungere agli inizi degli anni '90 più di 50 DCS commercialmente disponibili.[1]

Architettura DCS[modifica | modifica sorgente]

Architettura di un tipico sistema di controllo distribuito (DCS).

L'architettura DCS tipica prevede una struttura gerarchica a 5 livelli, che comprendono il sistema da controllare (livello 0, detto anche "campo") e quattro livelli di controllo:[3]

Livello 0: Campo[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

Si consideri il seguente sistema:

  • FCV001: valvola che controlla il flusso di gas combustibile ad una stazione bruciatori.
  • FT001: 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: convertitore corrente-pressione che comanda l'apertura della valvola
    • livello 0: valvola FCV001 e strumenti FT001 FY001
    • livello 1: algoritmo di controllo PID e schede di acquisizione/comando per l'ingegnerizzazione delle variabili
    • livello 2: supervisione operativa tramite interfaccia uomo-macchina
    • livello 3: 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
    • livello 4: foglio di calcolo nell'ufficio del direttore generale che analizza la PV negli ultimi 10 mesi e calcola le spese rispetto all'anno precedente.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b Popovic, op. cit., pp. 20-22.
  2. ^ [1] CENTUM
  3. ^ Popovic, op. cit., p. 34.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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