تصحيح موضوع خاص بمسابقة سونطراك تخصص
Technicien Instrumontation
Sonatrach/Institut Algérien du Pétrole
École de Skikda Département Génie Électrique & Instrumentation
Groupes: T. Instrumentation_1
Module: DCS
موضوع المسابقة
حل exercice 1:
Exercice n°1 (10 points)
: Répondez aux questions suivantes
? a. Définissez un DCS
أ. ما هو تعريف نظام التحكم الموزع (DCS) ؟
b. Définissez les termes suivants puis classez-les dans un ordre chronologique : SLC, DAS, SPC, DDC
تعريف نظام التحكم الموزع (DCS):
نظام التحكم الموزع هو نظام حاسوبي صناعي يستخدم لأتمتة والتحكم في العمليات الصناعية. يعمل على مراقبة
وتنظيم متغيرات العملية في الوقت الحقيقي، مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق، بهدف تحسين الإنتاج وضمان
السلامة والجودة .
a. Définition d'un DCS
Un Système de Commande de Procédé (DCS), ou Distributed Control System en anglais, est un système informatique industriel utilisé pour automatiser et contrôler des procédés industriels. Il permet de surveiller et de réguler en temps réel des variables de processus telles que la température, la pression, le débit, etc., afin d'optimiser la production, d'assurer la sécurité et de garantir la qualité des produits
ب. تعريف المصطلحات وترتيبها الزمني
وحدة التحكم المنطقي التسلسلي (SLC): جهاز قابل للبرمجة يستخدم لأتمتة تسلسلات عمليات بسيطة .
نظام جمع البيانات (DAS): نظام يجمع البيانات من أجهزة الاستشعار ويحولها إلى شكل رقمي .
التحكم الإحصائي بالعمليات (SPC): طريقة إحصائية لمراقبة جودة العمليات وتحديد أسباب الاختلافات .
السيطرة الرقمية المباشرة (DDC): طريقة تحكم حيث يقوم الحاسوب بحساب إشارات التحكم مباشرة .
الترتيب الزمني التقريبي :من اليسار إلى اليمين SLC->DAS->SPC->DDS
b. Définition et chronologie des termes
SLC (Sequential Logic Controller) : Automate programmable industriel (API) utilisé pour automatiser des séquences d'opérations simples. Il est souvent utilisé pour gérer des tâches logiques comme les séquences de démarrage/arrêt, les opérations de transfert, etc
DAS (Data Acquisition System) : Système d'acquisition de données qui collecte des informations provenant de capteurs et d'instruments de mesure. Il convertit les données analogiques en données numériques et les transmet à un système de contrôle
SPC (Statistical Process Control) : Contrôle statistique des procédés, une méthode statistique utilisée pour surveiller et contrôler la qualité d'un processus de production en identifiant les causes de variation et en prenant des mesures correctives
DDC (Direct Digital Control) : Commande numérique directe, une méthode de contrôle où un ordinateur numérique calcule directement les signaux de commande à partir des mesures des variables de processus
ج. بنية نظام DCS ومخطط مبسط :
يتكون نظام DCS بشكل عام من :
أجهزة الاستشعار : تقيس متغيرات العملية وتحولها إلى إشارات كهربائية .
نظام جمع البيانات : يجمع البيانات من الأجهزة ويحولها إلى شكل رقمي .
وحدة التحكم : تستقبل البيانات وتقارنها بالقيم المطلوبة ثم تحسب إشارات التحكم .
أجهزة التشغيل : تغير متغيرات العملية وفقًا لإشارات التحكم .
واجهة المستخدم : تسمح للمشغلين بمراقبة العملية وتغيير الإعدادات
c. Architecture de base d'un DCS et schéma de principe
L'architecture d'un DCS comprend généralemen
Les capteurs : Ils mesurent les variables du processus (température, pression, etc.) et convertissent les signaux physiques en signaux électriques.
Le système d'acquisition de données (DAS) : Il collecte les données des capteurs, les convertit en format numérique et les transmet au contrôleur.
Le contrôleur : Il reçoit les données du DAS, compare les valeurs mesurées aux valeurs de consigne et calcule les signaux de commande à envoyer aux actionneurs.
Les actionneurs : Ils modifient les variables du processus en fonction des signaux de commande reçus du contrôleur (vannes, moteurs, etc.).
L'interface homme-machine (IHM) : Elle permet aux opérateurs de surveiller le processus, de modifier les paramètres et de gérer les alarmes.
د. مزايا وعيوب نظام DCS:
المزايا : مرونة، دقة، موثوقية، تحسين الإنتاج، سهولة التكامل .
العيوب : تكلفة عالية، تعقيد، اعتماد على الكهرباء والبرمجيات، خطر الاختراقات الإلكترونية
d. Avantages et inconvénients d'un DCS
Avantage
Flexibilité : Configuration et reconfiguration faciles
Précision : Calculs numériques précis
Fiabilité : Redondance des composants
Optimisation : Amélioration de la productivité et de la qualité
Intégration : Facilité d'intégration avec d'autres systèmes
Inconvénients
Coût : Investissement initial élevé
Complexité : Configuration et maintenance complexes
Dépendance : Dépendance à l'alimentation électrique et aux logiciels
Sécurité : Risques de cyberattaques
ه. مقارنة بين الأنظمة المركزية والأنظمة الموزعة :
الأنظمة المركزية : وحدة تحكم واحدة، أقل مرونة، أقل موثوقية .
الأنظمة الموزعة (DCS): عدة وحدات تحكم، مرونة عالية، موثوقية أكبر
و. وسائل نقل البيانات في DCS:
حافلات الصناعة : تربط عدة أجهزة على نفس الشبكة ( مثل Profibus ، Modbus).
شبكات Ethernet الصناعية : توفر سرعات أعلى
f. Moyens de transport de l'information dans un DCS
Les moyens de transport de l'information dans un DCS sont variés
Bus de terrain : Ils permettent de connecter plusieurs équipements sur un même réseau (ex : Profibus, Modbus)
Réseaux Ethernet industriels : Ils offrent des débits plus élevés et des fonctionnalités plus avancées
Réseaux sans fil : Ils sont utilisés pour des applications spécifiques (ex : IoT)
ز. المستويات الهرمية في DCS ودور كل مستوى :
مستوى الميدان : أجهزة الاستشعار وأجهزة التشغيل .
مستوى التحكم : وحدات التحكم المحلية .
مستوى الإشراف : مراقبة العملية وتغيير الإعدادات .
مستوى الإدارة : التخطيط والإدارة طويلة الأجل .
دور كل مستوى :
مستوى الميدان : جمع البيانات والتأثير على العملية .
مستوى التحكم : تنظيم متغيرات العملية .
مستوى الإشراف : مراقبة وتحكم عام بالعملية .
مستوى الإدارة : تحسين وتخطيط العملية على المدى الطويل
g. Niveaux hiérarchiques dans un DCS et leurs rôles
Un DCS peut être organisé en plusieurs niveaux hiérarchiques
Niveau de terrain : Il comprend les capteurs, les actionneurs et les modules d'E/S
Niveau de contrôle : Il regroupe les contrôleurs locaux qui gèrent les boucles de régulation élémentaires
Niveau de supervision : Il permet de surveiller l'ensemble du processus, de modifier les paramètres et de gérer les alarmes
Niveau de gestion : Il est utilisé pour la planification de la production, l'optimisation des procédés et la gestion des données
Rôles
Niveau de terrain : Acquisition des données et action sur le processus
Niveau de contrôle : Régulation des variables de processus
Niveau de supervision : Surveillance et contrôle global du processus
Niveau de gestion : Optimisation et planification à long terme
حل exercice2: من هنا
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