distribusi control system

Distributed Control System (DCS)

Distributed control system (DCS) adalah sebuah control system yang biasanya ada didalam system manufaktur (Pabrik), proses atau bebarapa jenis dari system dimanik, dimana elemen kontroler tidak berada di pusat lokasi (seperti otak) tetapi di distribusikan ke seluruh system dengan masing-masing komponen bagian system dikontrol dengan satu kontroler atau lebih. Seluruh sistem kontroler dihubungkan dengan jaringan komunikasi dan monitoring (penerima/pemantau).
DCS adalah istilah yang sangat luas digunakan dalam berbagai industri, untuk memonitor dan mengontrol peralatan distribusi.

1. Pusat tenaga listrik dan pembangkit listrik
2. Sistem control lingkungan
3. Sinyal Lalu lintas
4. Sistem pengaturan air
5. Plant penyulingan minyak
6. Plant Kimia
7. Industri Farmasi
8. Jaringan sensor
9. Kapal pembawa muatan kering dan minyak.

Elemen
Sebuah DCS secara khusus menggunakan model prosesor biasa sebagai controller dan menggunakan kedua interkoneksi dan protocol untuk komunikasi. Modul Input dan output adalah bagian dari komponen DCS. Prosesor menerima informasi dari modul input dan mengirim informasi ke modul output. Modul input menerima informasi dari peralatan input dalam proses (alias lapangan) dan meneruskan instruksi ke peralatan output dalam satu bidang/tempat. Bus computer atau bus listrik menghubungkan prosesor dan modul meneruskannya ke multiplekser/demultiplekser. Bus juga menghubungkan pengendali distribusi dengan pengendali pusat dan akhirnya ke Human-Machine Interface (HMI) atau control konsole. Proses melihat sistem automasi.
Elemen dari distribusi control system mungkin secara langsung menghubungkan ke peralatan fisik seperti switch, pompa dan valve atau terus bekerja melalui sebuah system intermediate seperti sebuah sistem SCADA.


Aplikasi

Distribusi control system (DCS) adalah system yang didedikasikan untuk mengontrol proses industry yang berkelanjutan atau kumpulan orientasi, seperti penyulingan minyak, bahan-bahan kimia, pusat pembangkit tenaga, farmasi, makanan dan minuman, produksi semen, pembuatan baja, dan pembuatan kertas. DCS dihubungkan ke sensor dan actuator dan menggunkaan kontrol setpoint untuk mengontrol aliran bahan-bahan melalui plant. Contoh yang paling sederhana adalah sebuah setpoint loop kontrol terdiri dari tekanan, sensor, pengendali, dan katup (valve) kontrol. Tekanan atau ukuran aliran ditransmisikan ke kontroler, biasanya melalui bantuan dari sebuah alat pengkodisian sinyal input/output (I/O). ketika variable pengukur mendekati nilai setpoint, pengendali mengintsruksikan valve atau alat penggerak untuk membuka atau menutup sampai proses jangkauan aliran mencapai setpoint yang diinginkan. penyulingan minyak yang besar mempunyai ribuan titik I/O poin dan menggunakan DCS yang sangat luas. Proses tidak terbatas pada aliran cairan pipa gas, bagaimanapun dan dapat juga termasuk benda seperti mesin kertas dan variable yang terkait dengan kecepat dan pusat pengendali motor, pembakaran semen, operasi pertambangan, pemrosesan biji besi, dan lain-lain.
Sebuah DCS khas terdiri dari fungsi AND dan OR secara geografis pengendali digital mampu melaksanakan dari 1 sampai 256 atau loop kontrol lebih dalam satu kotak kendali. Piranti Input / output device (I / O) dapat integral dengan pengendali atau terletak jauh melalui jaringan lapangan. Dewasa ini pengendali-pengendali mempunyai kemampuan komputerisasi yang luas dan sebagai tambahan terhadap proporsional yang integral dan mempunyai pengendali PID yang secara umum dapat melaksanakan kontrol logika dan berurut.
DCS menggunakan satu atau beberapa pemancar dan dapat dikonfigurasikan di pemancar atau oleh sebuah PC offline. Komunikasi lokal ditangani oleh jaringan kontrol dengan pengiriman melalui sepasang kawat, coaxial, kabel serat optik. Sebuah server atau aplikasi prosesor dimasukkan dalam sistem untuk komputerisasi extra, pengumpulan data, dan kemampuan laporan





Sejarah

Minicomputers awal yang digunakan dalam pengendalian proses industri sejak awal 1960-an. IBM pada 1800, misalnya, merupakan awal komputer yang input / output hardware untuk proses sinyal dalam mengumpulkan tanaman untuk konversi dari bidang kontak tinggi (digital untuk poin) dan sinyal analog ke digital domain. DCS yang telah diperkenalkan pada tahun 1975. Kedua Honeywell dan Jepang elektroteknik Yokogawa diperkenalkan perusahaan sendiri diproduksi secara independen DCSs di sekitar waktu yang sama, dengan TDC 2000 dan CENTUM [1] sistem, masing-masing. US berbasis Bristol juga memperkenalkan mereka UCS 3000 controller universal pada tahun 1975. Pada tahun 1980, Bailey (sekarang bagian dari ABB [2]) memperkenalkan sistem NETWORK 90. Juga pada tahun 1980, Fischer & Porter Perusahaan (sekarang juga bagian dari ABB [3]) introducted DCI-4000 (DCI adalah Distributed Control Instrumentasi).
DCS yang sebagian besar datang akibat peningkatan ketersediaan microcomputers dan proliferasi dari microprocessors dalam dunia proses kontrol. Komputer sudah diterapkan untuk memproses otomatisasi untuk beberapa waktu dalam bentuk baik langsung Digital Control (DDC) dan Set Point Control. Pada awal tahun 1970-an Taylor Instrumen Perusahaan, (sekarang bagian dari ABB) mengembangkan sistem 1010, Foxboro yang FOX1 sistem dan Bailey Kontrol sistem di 1055. Semua ini telah dilaksanakan dalam DDC aplikasi mini komputer (DEC PDP 11, Varian Data Machines, MODCOMP dll) dan tersambung ke eksklusif Input / Output hardware. Canggih (untuk waktu) berkesinambungan serta kontrol batch dilaksanakan dengan cara ini. Pendekatan yang lebih konservatif adalah Tetapkan kontrol setpoint, di mana proses komputer diawasi kelompok analog dari proses pengendali. A CRT berbasis workstation disediakan visibilitas ke dalam proses menggunakan teks dan gambar crude karakter. Ketersediaan yang berfungsi penuh grafis antarmuka pengguna adalah salah satu cara itu.
Pusat ke model DCS adalah masuknya kontrol fungsi blok. Fungsi blok berkembang dari awal, lebih primitif DDC konsep "Tabel Terutama" perangkat lunak. Salah satu dari embodiments berorientasi objek perangkat lunak, fungsi blok itu sendiri berisi "blok" kode yang emulated analog hardware dan melakukan kontrol komponen tugas yang penting untuk proses kontrol, seperti pelaksanaan PID algorithms. Fungsi blok terus bertahan sebagai metode utama untuk kontrol DCS pemasok, dan didukung oleh teknologi kunci seperti Foundation Fieldbus [4] hari ini.
Komunikasi digital antara pengendali distribusi, workstation dan elemen lainnya komputer (peer to peer akses) adalah salah satu keunggulan utama dari DCS. Perhatian yang sepatutnya difokuskan pada jaringan, yang menyediakan semua-baris penting komunikasi itu, untuk proses aplikasi, harus menggabungkan fungsi spesifik seperti determinisme dan redundansi. Akibatnya, banyak pemasok yang embraced jaringan standar IEEE 802,4. Keputusan ini mengatur panggung untuk gelombang migrasi diperlukan bila dipindahkan ke dalam teknologi informasi dan otomatisasi proses IEEE 802,3 daripada IEEE 802,4 menang sebagai kontrol LAN.

Jaringan Centric Era tahun 1980-an

DCS yang telah didistribusikan ke intelijen plant dan mendirikan keberadaan komputer dan microprocessors dalam proses kontrol, tetapi itu masih tidak memberikan jangkauan dan diperlukan keterbukaan untuk mempersatukannya. Dalam banyak kasus, itu hanya DCS digital penggantian fungsi yang sama diberikan oleh pengendali analog dan panelboard layar. Hal ini tercantum di Purdue Referensi Model (PRM) yang telah dikembangkan untuk menentukan Manufaktur Manajemen Operasional hubungan. PRM kemudian membentuk dasar untuk ISA95 standar kegiatan hari ini.
Pada tahun 1980-an, pengguna mulai melihat DCSs sebagai lebih dari sekedar dasar proses kontrol. Yang sangat awal dari sebuah contoh langsung Digital Control DCS selesai dibangun oleh Australian Midac dalam bisnis 1981-1982 menggunakan R-tec Australia dirancang hardware. Sistem terinstal di University of Melbourne menggunakan jaringan komunikasi serial, bangunan kampus yang menghubungkan kembali ke ruang kontrol "front end". Setiap unit jauh berlari 2 Z80 microprocessors sementara bagian depan akhir berlari 11 dalam Pengolahan Paralel dengan konfigurasi umum paged memori untuk berbagi tugas dan bisa berjalan hingga 20.000 kontrol yang bersamaan.
Ia percaya bahwa jika keterbukaan dapat dicapai dalam jumlah yang lebih besar dan dapat berbagi data di seluruh perusahaan yang lebih besar hal ini dapat dicapai. Pertama upaya untuk meningkatkan keterbukaan dari DCSs mengakibatkan adopsi dari sistem operasi utama: UNIX. UNIX dan handai teknologi jaringan TCP-IP dikembangkan oleh Departemen Pertahanan untuk keterbukaan, yang tepat adalah mencari permasalahan dalam proses industri.
Akibatnya pemasok juga mulai mengadopsi Ethernet berbasis jaringan dengan masing-masing protokol lapisan. Penuh TCP / IP standar itu tidak diterapkan, tetapi penggunaan Ethernet membuatnya mungkin untuk menerapkan satu contoh obyek global dan pengelolaan data akses teknologi. Pada taun 1980-an PLC pertama kali diintegrasikan ke dalam infrastruktur DCS. Plant- sejarah yang luas juga muncul pada kesempatan untuk memperluas jangkauan sistem otomatisasi. DCS pertama dipasok untuk memakai UNIX dan jaringan teknologi Ethernet adalah Foxboro, yang memperkenalkan I / sistem Seri A pada tahun 1987.

Application centric dari Era 1990-an

Drive mulai terbuka di tahun 1980-an memperoleh momentum pada tahun 1990 dengan peningkatan pemakain dari Commercial-Off-The-Shelf (COTS) dan komponen TI standar. Terbesar yang mungkin dilakukan selama masa transisi saat ini adalah pindah dari sistem operasi UNIX ke Windows lingkungan. Sedangkan di bidang real-time operating system (RTOS) untuk kontrol tetap didominasi oleh aplikasi real time komersial varian UNIX atau kepemilikan dari sistem operasi, semuanya di atas real-time kontrol telah membuat transisi ke Windows.
Invasi di Microsoft pada desktop dan server lapisan dihasilkan dalam perkembangan teknologi seperti Ole untuk Process Control (OPC), yang sekarang de facto konektivitas standar industri. Teknologi internet juga mulai membuat tandai di otomatisasi dan DCS dunia, dengan paling DCS HMI mendukung konektivitas Internet. '90s Yang juga dikenal untuk "Fieldbus Wars", di mana organisasi saingan berkompetisi untuk menentukan apa yang akan menjadi standar IEC fieldbus digital untuk komunikasi dengan bidang instrumentasi, bukan 4-20 milliamp komunikasi analog. Fieldbus instalasi pertama terjadi pada tahun 1990-an. Menjelang akhir dekade, teknologi mulai mengembangkan momentum penting, dengan sekitar pasar konsolidasian Foundation Fieldbus dan Profibus PA untuk otomatisasi proses aplikasi. Beberapa pemasok sistem baru yang dibangun dari bawah sampai dengan memaksimalkan fungsi fieldbus, seperti ABB dengan Sistem 800xA [5], Emerson Process Management [6] dengan sistem kontrol DeltaV, Siemens [7] dengan Simatic PCS7 [8] dan azbil [9] dari Yamatake dengan Harmonas-Deo sistem.
Dampak COTS, bagaimanapun, adalah kebanyakan diucapkan di lapisan hardware. Selama bertahun-tahun, bisnis utama dari DCS pemasok telah pasokan dari sejumlah besar perangkat keras, khususnya I / O dan pengendali. Proliferasi awal dari DCSs diperlukan instalasi hardware yang banyak, kebanyakan diproduksi oleh pemasok DCS. Standar dari produsen komponen-komponen komputer seperti Intel dan Motorola, namun, membuat biaya terlalu tinggi untuk DCS supplier untuk terus membuat komponen, workstation, jaringan dan perangkat keras.
Sebagai pemasok membuat transisi ke COTS komponen, mereka juga menemukan bahwa pasar hardware adalah penyusutan cepat. COTS tidak hanya mengakibatkan biaya produksi lebih rendah untuk pemasok, tetapi juga terus mengalami penurunan harga bagi pengguna akhir, yang juga menjadi semakin vokal atas apa yang mereka dikatakan terlalu tinggi biaya hardware. Beberapa pemasok yang sebelumnya kuat di PLC bisnis, seperti Rockwell Automation, Schnieder dan Siemens, mampu pengumpilan keahlian mereka dalam kontrol manufaktur perangkat keras untuk memasuki pasar DCS dengan biaya efektif persembahan. Tradisional DCS pemasok memperkenalkan generasi baru Sistem DCS berdasarkan yang terbaru dan Komunikasi IEC Standarisasi, yang dihasilkan dalam kecenderungan menggabungkan konsep tradisional / untuk fungsi PLC dan DCS menjadi satu solusi untuk semua - bernama "Proses Otomasi Sistem / Controller" .
Untuk mengatasi masalah kompleks, pemasok juga mewujudkan perangkat keras yang telah menjadi pasar jenuh. The Lifecycle dari komponen perangkat keras seperti I / O dan kabel juga biasanya di kisaran 15 sampai lebih dari 20 tahun, sehingga sulit untuk penggantian pasar. Banyak dari sistem lama yang terpasang pada tahun 1970-an dan 1980-an masih digunakan hari ini, dan terdapat banyak diinstal dasar sistem pasar yang mendekati akhir kehidupan mereka berguna. Mengembangkan industri ekonomi di Amerika Utara, Eropa, dan Jepang sudah memiliki banyak ribuan DCSs terinstal, dan jika ada beberapa dengan tanaman baru dibangun, pasar untuk hardware baru yang cepat untuk pergeseran kecil, walaupun daerah cepat berkembang seperti Cina, Amerika Latin , dan Eropa Timur.
Karena dari penyusutan hardware usaha, pemasok mulai membuat menantang transisi dari hardware berbasis model bisnis untuk satu berdasarkan perangkat lunak dan layanan nilai tambah. Ini adalah transisi yang masih sedang dilakukan hari ini. Aplikasi portofolio yang ditawarkan oleh pemasok sangat berkembang di'90s untuk mencakup wilayah seperti manajemen produksi, model berbasis kontrol, real-time optimasi, Plant Asset Management (PAM), Real Time Performance Management (PPJ) alat manajemen alarm, dan sebagainya. Untuk memperoleh nilai yang benar dari aplikasi ini, namun sering memerlukan banyak layanan konten, yang juga menyediakan supplier. DCS pemasok seperti azbil dikenal sebagai Yamatake layanan juga telah diperluas dalam lingkup ke titik di mana banyak pemasok dapat bertindak sebagai Kontraktor Utama Otomasi (Mac), menyediakan satu titik tanggung jawab untuk semua aspek yang berhubungan dengan otomatisasi dari suatu proyek.