एक नियंत्रण कक्ष में जाएं जिसने अभी-अभी वितरित नियंत्रण प्रणाली का माइग्रेशन पूरा किया है और वही तस्वीर आम तौर पर दिखाई देती है: स्वच्छ रुझान डिस्प्ले, एक इतिहासकार, एक अलार्म सूची, और एक कमीशनिंग इंजीनियर चुपचाप स्वीकार कर रहा है कि तीन लूप अभी भी दो प्रतिशत की तलाश कर रहे हैं। अलमारियाँ शायद ही कभी समस्या होती हैं। फ़ील्ड परत है. डीसीएस का मूल्यांकन इस बात से किया जाता है कि नल पर ट्रांसमीटर वास्तव में क्या रिपोर्ट करता है, और नियंत्रण वाल्व वास्तव में कितनी दूर तक चलता है जब उसे चलने के लिए कहा जाता है।
वितरित नियंत्रण प्रणाली वास्तव में क्या है?
एक वितरित नियंत्रण प्रणाली प्रक्रिया नियंत्रकों का एक नेटवर्क है, प्रत्येक के पास एक परिभाषित संयंत्र क्षेत्र होता है, जो एक संचार रीढ़ पर ऑपरेटर स्टेशन, इंजीनियरिंग उपकरण और एक इतिहासकार साझा करता है।
वितरित शब्द का तात्पर्य नियंत्रण से है, न कि प्रबंधन से। संपूर्ण साइट को चलाने के लिए एक कंप्यूटर की कोशिश करने के बजाय, एक डीसीएस प्रक्रिया को बॉयलर हाउस, एक रिएक्टर ट्रेन या उपयोगिता जल लाइन जैसी इकाइयों में विभाजित करता है, और प्रत्येक इकाई को अपना स्वयं का नियंत्रक देता है। यदि एक नियंत्रक विफल हो जाता है, तो शेष संयंत्र उत्पादन जारी रखता है।
वह रोकथाम बताती है कि क्यों सैकड़ों एनालॉग लूप वाले निरंतर संयंत्र एक बड़े प्रोग्रामयोग्य लॉजिक कंट्रोलर रैक के बजाय डीसीएस पर मानकीकृत होते हैं। नियंत्रण चक्र आम तौर पर 100 एमएस और एक सेकंड के बीच चलते हैं, और अतिरेक आम तौर पर नियंत्रकों, बिजली आपूर्ति और नेटवर्क में बनाया जाता है।
एकल टैग डेटाबेस वास्तविक विभेदक है। अलग-अलग पीएलसी और एक घरेलू पर्यवेक्षी परत से इकट्ठे किए गए संयंत्र में, एक माप अक्सर तीन नामों के तहत तीन बार, तीन श्रेणियों और तीन अलार्म सीमाओं के साथ मौजूद होता है। डी.सी.एस में टैग एक बार परिभाषित होता है और हर जगह विरासत में मिलता है।
चार परतें और प्रत्येक के पास क्या है
कैबिनेट पर जो भी ब्रांड चित्रित किया गया है, एक डीसीएस को चार परतों में व्यवस्थित किया जाता है: क्षेत्र, नियंत्रण, पर्यवेक्षी और उद्यम। यह जानने से कि कौन सी परत किस निर्णय का स्वामी है, समस्या निवारण को दिनों से घटाकर घंटों में कर देता है।
| परत | विशिष्ट उपकरण | सिग्नल या प्रोटोकॉल | विफलता बिंदु सबसे अधिक बार देखा जाता है |
| मैदान | ट्रांसमीटर, पोजिशनर, सोलनॉइड, सीमा स्विच, प्रवाह मीटर | 4-20 एमए, एचएआरटी, आरटीडी और थर्मोकपल | आवेग रेखाएं, ढाल ग्राउंडिंग, नमी का प्रवेश |
| नियंत्रण | नियंत्रणlers, I/O cards, marshalling cabinets, power supplies | मैदानbus, controller backplane | एकल पावर फ़ीड, फ़र्मवेयर बेमेल, धूल |
| पर्यवेक्षी | ऑपरेटर स्टेशन, इंजीनियरिंग स्टेशन, इतिहासकार, अलार्म सर्वर | औद्योगिक ईथरनेट, ओपीसी | फ़्लैट नेटवर्क डिज़ाइन, समय सिंक्रनाइज़ेशन गायब |
| उद्यम | एमईएस, ईआरपी और रिपोर्टिंग उपकरण | ओपीसी यूए, एसक्यूएल | अनियंत्रित नियंत्रण परत की ओर वापस लिखता है |
पैटर्न सुसंगत है: सबसे सस्ती परत सबसे लंबे समय तक आउटेज का कारण बनती है। एक ट्रांसमीटर जिसकी आवेग रेखा गलत दिशा में झुकती है, किसी भी कॉन्फ़िगरेशन त्रुटि की तुलना में अधिक उपद्रव अलार्म उत्पन्न करेगी, और यह पंद्रह वर्षों तक ऐसा करती रहेगी।
डीसीएस, पीएलसी या स्काडा: लूप गणना और परिणाम के आधार पर चयन
तेज मशीन अनुक्रमण के लिए पीएलसी का उपयोग करें, कई स्थानों पर फैली संपत्तियों के लिए एससीएडीए और जब एक साइट सैकड़ों निरंतर, इंटरैक्टिंग एनालॉग लूप चलाती है तो डीसीएस का उपयोग करें। तीनों ओवरलैप होते हैं, और प्रत्येक विक्रेता का दावा है कि प्लेटफ़ॉर्म सब कुछ करता है, इसलिए उत्पाद श्रेणी के बजाय इंजीनियरिंग वास्तविकता पर निर्णय लें।
पीएलसी
- दसियों से कुछ सौ I/O अंक
- 1 से 20 एमएस का स्कैन समय
- मशीन अनुक्रमण और इंटरलॉक के लिए सर्वोत्तम
DCS
- सैकड़ों से दसियों हज़ार अंक
- 100 एमएस से एक सेकंड के नियंत्रण चक्र
- कई लूपों वाले निरंतर पौधों के लिए सर्वोत्तम
स्काडा
- टेलीमेट्री पर कई दूरस्थ साइटें
- स्कैन का समय सेकंड में मापा जाता है
- जल नेटवर्क और पाइपलाइनों के लिए सर्वोत्तम
फ़ील्ड परत लूप प्रदर्शन तय करती है
कोई भी नियंत्रण एल्गोरिदम उस सटीकता को पुनर्प्राप्त नहीं कर सकता जो फ़ील्ड डिवाइस ने कभी वितरित नहीं की। लूप एक श्रृंखला है, और DCS के पास केवल एक लिंक है: नियंत्रक। बाकी सब कुछ संयंत्र में गर्मी, कंपन, नमी और प्रक्रिया तरल पदार्थ के संपर्क में रहता है।
- सेंसर और ट्रांसमीटर चयन: रेंज, सटीकता वर्ग और गीली सामग्री ट्यूनिंग शुरू होने से पहले प्राप्त करने योग्य लूप त्रुटि निर्धारित करती है।
- स्थापना गुणवत्ता: आवेग लाइन ढलान, घनीभूत बर्तन, थर्मोवेल गहराई और केबल रूटिंग।
- अंतिम तत्व आकार: वाल्व सीवी, एक्चुएटर टॉर्क, स्ट्रोक समय और विफलता-सुरक्षित दिशा।
- सहायक उपकरण: पोजिशनर, लिमिट स्विच, सोलनॉइड और फिल्टर रेगुलेटर तय करते हैं कि सिग्नल कितनी ईमानदारी से गति करता है।
- सिग्नल अखंडता: चर आवृत्ति ड्राइव केबलों से परिरक्षण, ग्राउंडिंग और भौतिक पृथक्करण।
ट्रांसमीटर जो हार्ट या किसी अन्य डिजिटल प्रोटोकॉल का समर्थन करते हैं, एक 4-20 एमए से अधिक मान प्रदान करते हैं। वे सेंसर बहाव, इलेक्ट्रॉनिक्स तापमान और कॉन्फ़िगरेशन परिवर्तनों की रिपोर्ट करते हैं, जो प्लांट-वाइड कैलिब्रेशन स्वीप को एक लक्षित कार्य में बदल देता है।
HART आउटपुट के साथ FvLuoky FDP3000 स्मार्ट प्रेशर ट्रांसमीटर 4-20 एमए लूप के लिए एक HART-सक्षम दबाव ट्रांसमीटर, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सेंसिंग के साथ डिजिटल कॉन्फ़िगरेशन जांच का समर्थन करता है। उत्पाद देखें → अंतिम तत्व पर भी यही तर्क लागू होता है। एक पोजिशनर जो आदेशित सिग्नल के बजाय वास्तविक यात्रा की रिपोर्ट करता है, वह गुणवत्ता विचलन बनने से पहले ही प्रतिबंध को स्पष्ट कर देता है। आपूर्तिकर्ता जैसे वेटन वाल्व समूह वाल्व, एक्चुएटर्स, पोजिशनर्स और ट्रांसमीटरों को एक फील्ड सेट में इकट्ठा करें, जो तब मायने रखता है जब एक लूप की चार बार के बजाय एक बार मरम्मत की जानी हो।
सटीक वाल्व नियंत्रण के लिए VATTEN स्मार्ट वाल्व पोजिशनर एक एनालॉग 4-20 एमए पोजिशनर जो एक्चुएटर वायु दबाव को समायोजित करता है, प्रवाह और प्रक्रिया विनियमन में स्थिर वाल्व स्थिति का समर्थन करता है। उत्पाद देखें → अंतिम नियंत्रण तत्व: एक डीसीएस क्या ठीक कर सकता है और क्या नहीं
एक नियंत्रण वाल्व घर्षण, डेडबैंड और हिस्टैरिसीस के साथ एक यांत्रिक उपकरण है, और ये गुण इसके बाद होने वाले प्रत्येक ट्यूनिंग अभ्यास के लिए सीमा निर्धारित करते हैं।
वायवीय स्प्रिंग-रिटर्न एक्चुएटर्स विफल-सुरक्षित कर्तव्य के लिए डिफ़ॉल्ट बने रहते हैं क्योंकि उन्हें सुरक्षित स्थिति तक पहुंचने के लिए किसी शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है। इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स सटीक स्थिति, यात्रा प्रतिक्रिया और निदान जोड़ते हैं, और वे विफलता मोड के रूप में उपकरण हवा को हटा देते हैं, जो पानी, अपशिष्ट जल और दूरस्थ साइटों के लिए उपयुक्त है।
साइज़िंग पर जितना ध्यान दिया जाना चाहिए उससे कम ध्यान दिया जाता है। सीट के पास एक बड़ा वाल्व चलता है, जहां स्थापित विशेषता खड़ी है और नियंत्रण खराब है; एक छोटा वाल्व डिज़ाइन प्रवाह को पारित नहीं कर सकता है। दोनों गलतियाँ कमीशनिंग से बच गईं क्योंकि वे डिज़ाइन बिंदु पर स्वीकार्य लगती हैं।
इंटेलिजेंट एक्चुएटर के साथ VATTEN इलेक्ट्रिक स्मार्ट कंट्रोल वाल्व तरल और गैस सेवा में सटीक विनियमन के लिए 4-20 एमए एनालॉग नियंत्रण और रैखिक स्ट्रोक समायोजन के साथ एक विद्युत नियंत्रण वाल्व। उत्पाद देखें → कमीशनिंग प्रथाएँ जो लूप समस्या को रोकती हैं
उत्पादन के पहले सप्ताह में दिखाई देने वाले अधिकांश लूप दोष कमीशनिंग के दौरान दिखाई देते थे और फिर भी उन्हें हटा दिया जाता था। डीसीएस को चालू करना मुख्य रूप से एक सॉफ्टवेयर कार्य नहीं है; यह फ़ील्ड और नियंत्रण कक्ष के बीच एक समझौता है कि भौतिक रूप से क्या स्थापित किया गया है।
- मार्शलिंग कैबिनेट में लूप की जांच करें: फ़ील्ड टर्मिनल पर सिग्नल इंजेक्ट करें और ऑपरेटर स्क्रीन पर मान की पुष्टि करें, न कि रिवर्स में।
- जब लाइन अभी भी खाली हो तो प्रत्येक वाल्व को हवा और बिजली से स्ट्रोक करके परीक्षण करें और असफल-सुरक्षित दिशा की पुष्टि करें।
- पोजिशनर फीडबैक सत्यापित करें: यात्रा अवधि, शून्य और स्प्लिट रेंज को निर्मित स्ट्रोक से मेल खाना चाहिए, डेटाशीट से नहीं।
- वास्तविक प्रक्रिया के विपरीत ट्यून करें, क्योंकि पानी पर पाई जाने वाली सेटिंग्स शायद ही कभी चिपचिपे घोल में स्थानांतरित होती हैं।
- दस्तावेज़ को फ़्रीज़ करें: अद्यतन लूप शीट और टैग सूचियाँ अगले प्रोजेक्ट को समान त्रुटियों को दोहराने से रोकती हैं।
जहां एक डीसीएस वापस भुगतान करता है
कई इंटरैक्टिंग लूप और महंगे डाउनटाइम के साथ निरंतर प्रक्रियाओं में डीसीएस पर रिटर्न सबसे बड़ा है।
- रसायन और पेट्रोकेमिकल, जहां लूप परस्पर क्रिया करते हैं और ग्रेड परिवर्तन अक्सर होते हैं
- बिजली उत्पादन, जहां बॉयलर और टरबाइन नियंत्रण एक ऑपरेटर वातावरण साझा करते हैं
- पानी और अपशिष्ट जल, जहां वितरित साइटें एक नियंत्रण कक्ष को रिपोर्ट करती हैं
- फार्मास्यूटिकल्स, जहां बैच रिकॉर्ड सुसंगत डेटा पर निर्भर करते हैं
- बैटरी सामग्री, जहां घोल और विलायक हैंडलिंग कमजोर क्षेत्र हार्डवेयर को दंडित करती है
इन उद्योगों में दो विशेषताएं हैं: प्रक्रिया लगातार चलती रहती है, और नियंत्रण प्रणाली की तुलना में शटडाउन की लागत अधिक होती है। फ़ील्ड हार्डवेयर को समान परिस्थितियों में जीवित रहना चाहिए, इसलिए ग्राफिक्स समाप्त होने से बहुत पहले सामग्री, सीलिंग क्लास और एक्चुएटर सुरक्षा निर्दिष्ट की जाती है। एक ताज़ा संयंत्र विस्तार के साथ वाल्व आपूर्ति को सिंक्रनाइज़ करने पर केस अध्ययन दिखाता है कि नियंत्रण कक्ष सॉफ़्टवेयर के बजाय फ़ील्ड पैकेजों में कितना शेड्यूल जोखिम बैठता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या DCS SCADA के समान है?
नहीं, SCADA व्यापक क्षेत्रों में डेटा एकत्र करता है और प्रदर्शित करता है, अक्सर दूरस्थ और मानव रहित साइटों से, और आमतौर पर नियंत्रण के लिए स्थानीय पीएलसी या आरटीयू पर निर्भर करता है। एक डीसीएस स्वयं बंद-लूप नियंत्रण करता है, ऑपरेटर इंटरफ़ेस उसी एकीकृत प्रणाली के एक भाग के रूप में होता है।
कितने I/O अंक PLC के बजाय DCS को उचित ठहराते हैं?
कोई निश्चित सीमा नहीं है, लेकिन जब एक ही साइट कई सौ निरंतर एनालॉग लूप ले जाती है, जब अतिरेक अनिवार्य होता है, या जब कई इकाइयों को एक अलार्म दर्शन और एक ऐतिहासिक डेटाबेस साझा करना पड़ता है, तो अर्थशास्त्र बदल जाता है। उस पैमाने के नीचे, एक अच्छी तरह से इंजीनियर किया गया पीएलसी और एससीएडीए संयोजन आमतौर पर सस्ता होता है।
क्या डीसीएस सीधे वाल्वों को नियंत्रित कर सकता है?
यह एक्चुएटर या पोजिशनर को 4-20 एमए या डिजिटल कमांड भेजता है और स्थिति और स्थिति को पढ़ता है। प्लग या डिस्क को हिलाने का भौतिक कार्य यांत्रिक है, इसलिए वाल्व का आकार, वायु गुणवत्ता और एक्चुएटर टॉर्क परिणाम निर्धारित करते हैं, नियंत्रक नहीं।
डीसीएस प्रवासन एक दशक लंबी प्रतिबद्धता है। अधिकांश बजट अलमारियाँ, लाइसेंस और इंजीनियरिंग घंटों में चला जाता है, फिर भी अधिकांश ऑपरेटिंग दर्द क्षेत्र से वापस आता है: एक बहता हुआ ट्रांसमीटर, एक चिपका हुआ वाल्व, गलत ओस बिंदु पर उपकरण हवा। नियंत्रण प्रणाली को ऐसे डिज़ाइन करें जैसे कि वह उत्तम हो, फिर फ़ील्ड बजट ऐसे खर्च करें जैसे वह बिल्कुल सही नहीं था।
