방금 분산 제어 시스템 마이그레이션을 마친 제어실에 들어가면 일반적으로 동일한 그림이 나타납니다. 깔끔한 추세 표시, 하나의 히스토리언, 하나의 알람 목록, 시운전 엔지니어는 세 개의 루프가 여전히 2%를 추적하고 있음을 조용히 인정합니다. 캐비닛이 문제가 되는 경우는 거의 없습니다. 필드 레이어입니다. DCS는 탭의 트랜스미터가 실제로 보고하는 내용과 제어 밸브가 이동하라는 지시를 받았을 때 실제로 얼마나 멀리 이동하는지에 따라 판단됩니다.
분산 제어 시스템이 실제로 무엇인지
분산 제어 시스템은 각각 정의된 플랜트 영역을 소유하고 하나의 통신 백본을 통해 운영자 스테이션, 엔지니어링 도구 및 히스토리언을 공유하는 프로세스 컨트롤러의 네트워크입니다.
분산이라는 단어는 관리가 아니라 통제를 의미합니다. 하나의 컴퓨터가 전체 현장을 실행하는 대신 DCS는 프로세스를 보일러실, 원자로 트레인 또는 급수관과 같은 장치로 나누고 각 장치에 자체 컨트롤러를 제공합니다. 하나의 컨트롤러에 장애가 발생하면 나머지 공장에서는 계속 생산합니다.
이러한 억제는 수백 개의 아날로그 루프가 있는 연속 플랜트가 하나의 대형 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러 랙이 아닌 DCS에서 표준화되는 이유를 설명합니다. 제어 주기는 일반적으로 100ms에서 1초 사이로 실행되며 일반적으로 컨트롤러, 전원 공급 장치 및 네트워크에 이중화 기능이 내장되어 있습니다.
단일 태그 데이터베이스가 진정한 차별화 요소입니다. 별도의 PLC와 자체 감독 계층으로 조립된 플랜트에서는 세 가지 이름, 세 가지 범위 및 세 가지 경보 한계로 하나의 측정값이 세 번 존재하는 경우가 많습니다. DCS에서 태그는 한 번 정의되고 모든 곳에서 상속됩니다.
4개 계층과 각 계층이 소유하는 것
캐비닛에 어떤 브랜드가 그려져 있든 DCS는 필드, 제어, 감독 및 엔터프라이즈의 4개 계층으로 구성됩니다. 어떤 계층이 어떤 결정을 소유하는지 알면 문제 해결이 며칠에서 몇 시간으로 단축됩니다.
| 레이어 | 일반적인 장치 | 신호 또는 프로토콜 | 가장 자주 보이는 실패점 |
| 필드 | 트랜스미터, 포지셔너, 솔레노이드, 리미트 스위치, 유량계 | 4~20mA, 하트, RTD 및 열전대 | 임펄스 라인, 쉴드 접지, 습기 유입 |
| 제어 | 제어lers, I/O cards, marshalling cabinets, power supplies | 필드bus, controller backplane | 단일 전원 공급, 펌웨어 불일치, 먼지 |
| 감독 | 운영자 스테이션, 엔지니어링 스테이션, 히스토리언, 알람 서버 | 산업용 이더넷, OPC | 플랫 네트워크 설계, 시간 동기화 누락 |
| 기업 | MES, ERP 및 보고 도구 | OPC UA, SQL | 제어되지 않은 쓰기는 제어 계층에 다시 기록됩니다. |
패턴은 일관됩니다. 가장 저렴한 계층이 가장 긴 중단을 유발합니다. 임펄스 라인이 잘못된 방향으로 기울어지는 트랜스미터는 구성 오류보다 더 많은 방해 경보를 생성하며 이러한 현상은 15년 동안 계속 발생합니다.
DCS, PLC 또는 SCADA: 루프 수 및 결과를 기준으로 선택
빠른 기계 시퀀싱을 위해서는 PLC를 사용하고, 여러 위치에 분산된 자산을 위해서는 SCADA를 사용하고, 한 사이트에서 수백 개의 연속적이고 상호 작용하는 아날로그 루프를 실행하는 경우에는 DCS를 사용하십시오. 세 가지가 겹치며 모든 공급업체는 플랫폼이 모든 것을 수행한다고 주장하므로 제품 범주보다는 엔지니어링 현실을 결정하십시오.
PLC
- 수십에서 수백 개의 I/O 포인트
- 1~20ms의 스캔 시간
- 기계 시퀀싱 및 인터록에 가장 적합
DCS
- 수백~수만 포인트
- 100ms~1초의 제어 주기
- 루프가 많은 연속 플랜트에 가장 적합
SCADA
- 원격 측정을 통한 많은 원격 사이트
- 초 단위로 측정된 스캔 시간
- 수자원 네트워크 및 파이프라인에 가장 적합
필드 레이어가 루프 성능을 결정합니다.
어떤 제어 알고리즘도 현장 장치가 제공하지 못한 정확도를 복구할 수 없습니다. 루프는 체인이며 DCS는 컨트롤러라는 하나의 링크만 소유합니다. 그 밖의 모든 것은 열, 진동, 습기 및 공정 유체에 노출되어 공장에 보관됩니다.
- 센서 및 트랜스미터 선택: 범위, 정확도 등급 및 습식 재료는 튜닝이 시작되기 전에 달성 가능한 루프 오류를 설정합니다.
- 설치 품질: 임펄스 라인 경사, 응축수 포트, 써모웰 깊이 및 케이블 라우팅.
- 최종 요소 크기 조정: 밸브 Cv, 액추에이터 토크, 스트로크 시간 및 안전 장치 방향.
- 액세서리: 포지셔너, 리미트 스위치, 솔레노이드 및 필터 조절기는 신호가 얼마나 충실하게 움직이는지를 결정합니다.
- 신호 무결성: 가변 주파수 드라이브 케이블로부터의 차폐, 접지 및 물리적 분리.
HART 또는 다른 디지털 프로토콜을 지원하는 트랜스미터는 단일 4~20mA 이상의 값을 제공합니다. 그들은 센서 드리프트, 전자 온도 및 구성 변경을 보고하여 공장 전체의 교정 스윕을 목표 작업으로 전환합니다.
HART 출력을 갖춘 FvLuoky FDP3000 스마트 압력 트랜스미터 4~20mA 루프용 HART 지원 압력 트랜스미터로 단결정 실리콘 감지로 디지털 구성 확인을 지원합니다. 제품보기 → 동일한 논리가 최종 요소에도 적용됩니다. 명령된 신호가 아닌 실제 이동을 보고하는 포지셔너는 품질 편차가 발생하기 전에 정지 상태를 표시합니다. 다음과 같은 공급업체 바텐 밸브 그룹 밸브, 액추에이터, 포지셔너 및 트랜스미터를 하나의 현장 세트로 조립합니다. 이는 루프를 4번이 아닌 한 번 수리해야 하는 경우에 중요합니다.
정확한 밸브 제어를 위한 VATTEN 스마트 밸브 포지셔너 액추에이터 공기 압력을 조정하는 아날로그 4-20mA 포지셔너로 유량 및 프로세스 조절 시 안정적인 밸브 위치 지정을 지원합니다. 제품보기 → 최종 제어 요소: DCS가 해결할 수 있는 것과 없는 것
제어 밸브는 마찰, 불감대 및 히스테리시스를 갖춘 기계 장치이며 이러한 특성은 이후의 모든 튜닝 연습에 대한 한계를 설정합니다.
공압식 스프링 리턴 액추에이터는 안전 위치에 도달하는 데 전원이 필요하지 않기 때문에 안전 장치 작동의 기본값으로 남아 있습니다. 전동 액추에이터는 정확한 위치 지정, 이동 피드백 및 진단을 추가하고 물, 폐수 및 원격 현장에 적합한 고장 모드로 계기 공기를 제거합니다.
크기 조정은 마땅한 것보다 덜 주목을 받습니다. 설치된 특성이 가파르고 제어력이 좋지 않은 시트 근처에서 대형 밸브가 작동합니다. 크기가 작은 밸브는 설계 흐름을 통과할 수 없습니다. 두 가지 실수 모두 설계 시점에서 허용 가능해 보이기 때문에 시운전 후에도 살아남습니다.
지능형 액추에이터가 장착된 VATTEN 전기 스마트 제어 밸브 액체 및 가스 서비스의 정확한 조절을 위한 4-20mA 아날로그 제어 및 선형 스트로크 조정 기능을 갖춘 전기 제어 밸브입니다. 제품보기 → 루프 문제를 예방하는 시운전 관행
생산 첫 주에 나타나는 대부분의 루프 결함은 시운전 중에 눈에 띄었고 어쨌든 승인되었습니다. DCS 시운전은 주로 소프트웨어 작업이 아닙니다. 물리적으로 무엇이 설치되는지에 대한 현장과 통제실 간의 합의입니다.
- 마샬링 캐비닛의 루프 점검: 필드 터미널에 신호를 주입하고 그 반대가 아닌 운영자 화면에서 값을 확인합니다.
- 라인이 아직 비어 있는 동안 공기와 전원을 사용하여 모든 밸브의 스트로크 테스트를 수행하고 안전 장치 방향을 확인합니다.
- 포지셔너 피드백 확인: 이동 범위, 제로 및 분할 범위는 데이터시트가 아닌 실제 스트로크와 일치해야 합니다.
- 물에서 발견된 설정이 점성 슬러리로 거의 전달되지 않기 때문에 실제 프로세스에 맞춰 조정하십시오.
- 문서 동결: 업데이트된 루프 시트와 태그 목록은 다음 프로젝트에서 동일한 오류가 반복되는 것을 방지합니다.
DCS가 상환하는 곳
DCS의 수익은 상호 작용하는 루프가 많고 가동 중지 시간이 많이 소요되는 연속 프로세스에서 가장 큽니다.
- 루프가 상호 작용하고 등급 변경이 빈번한 화학 및 석유화학 제품
- 보일러와 터빈 제어가 하나의 운영자 환경을 공유하는 발전
- 분산된 현장이 하나의 제어실에 보고되는 물 및 폐수
- 배치 기록이 일관된 데이터에 의존하는 의약품
- 슬러리 및 용제 취급으로 약한 현장 하드웨어를 처벌하는 배터리 재료
이러한 산업은 두 가지 특성을 공유합니다. 즉, 프로세스가 지속적으로 실행되고 종료 시 제어 시스템보다 비용이 더 많이 듭니다. 현장 하드웨어는 동일한 조건을 견뎌야 하므로 재료, 밀봉 등급 및 액추에이터 보호는 그래픽이 완료되기 오래 전에 지정됩니다. 최근 공장 확장에 따른 밸브 공급 동기화 사례 연구 제어실 소프트웨어가 아닌 현장 패키지에 얼마나 많은 일정 위험이 있는지 보여줍니다.
자주 묻는 질문
DCS는 SCADA와 동일합니까?
아니요. SCADA는 종종 원격 및 무인 사이트에서 넓은 지역에 걸쳐 데이터를 수집하고 표시하며 일반적으로 제어를 위해 로컬 PLC 또는 RTU에 의존합니다. DCS는 운영자 인터페이스를 동일한 통합 시스템의 일부로 사용하여 폐쇄 루프 제어 자체를 수행합니다.
PLC 대신 DCS를 정당화하는 I/O 포인트 수는 몇 개입니까?
고정된 임계값은 없지만 단일 사이트가 수백 개의 연속 아날로그 루프를 전달하거나 중복이 필수이거나 여러 장치가 하나의 경보 철학과 하나의 기록 데이터베이스를 공유해야 하는 경우 경제적 변화가 발생합니다. 그 규모 이하에서는 일반적으로 잘 설계된 PLC와 SCADA 조합이 더 저렴합니다.
DCS가 밸브를 직접 제어할 수 있나요?
이는 4-20mA 또는 디지털 명령을 액추에이터 또는 포지셔너에 보내고 위치와 상태를 다시 읽습니다. 플러그나 디스크를 움직이는 물리적 작업은 기계적이므로 컨트롤러가 아닌 밸브 크기, 공기 품질 및 액추에이터 토크가 결과를 결정합니다.
DCS 마이그레이션은 10년에 걸친 약속입니다. 예산의 대부분은 캐비닛, 라이센스 및 엔지니어링 시간에 들어가지만 작동상의 어려움은 대부분 현장에서 발생합니다. 즉, 트랜스미터 표류, 밸브 고착, 이슬점이 잘못된 계기용 공기 등입니다. 완벽할 것처럼 제어 시스템을 설계하고, 그렇지 않은 것처럼 현장 예산을 지출하세요.
