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Qu’est-ce qu’un système de commande numérique ? Qu’est-ce qu’un système de contrôle distribué ? S’agit-il d’une seule et même chose ? Quels sont les types de systèmes de contrôle numérique ? Dans cet article, nous répondrons à ces questions, mais pour ce faire, nous devrons d’abord revenir aux débuts des systèmes de contrôle.
Qu’est-ce qu’un système de contrôle ?
Débutons par une définition du système de contrôle. Un système de contrôle est un ensemble d’éléments qui permet à un autre système ou processus de se comporter d’une manière préalablement établie. Les premiers systèmes de commande de l’histoire étaient des dispositifs mécaniques ou hydrauliques, les premiers contrôleurs pneumatiques apparaissant dans les années 1920.
Les contrôleurs électroniques analogiques sont apparus à la fin des années 1950, remplaçant les tubes pneumatiques par des connexions électriques. L’action de contrôle était mise en œuvre par l’utilisation de composants électriques tels que des résistances, des capacités et des transistors. Des exemples de ces premiers systèmes de contrôle sont présentés dans les photos suivantes.
Qu’est-ce qu’un système de contrôle numérique ?
Lorsque les ordinateurs sont entrés en scène, leur applicabilité évidente au contrôle est rapidement devenue évidente et les systèmes de contrôle numériques ont commencé à apparaître. Un système de commande numérique est un système de commande qui traite les signaux provenant de capteurs au moyen d’un ordinateur. Le signal analogique (continu en valeur et en temps) doit être échantillonné et prendre des valeurs discrètes à des intervalles de temps donnés. Ce processus est connu sous le nom de numérisation du signal.
Ces systèmes de commande, qui incluent la conversion analogique-numérique, sont également connus sous le nom de systèmes de commande numérique directe. L’application de l’ordinateur au contrôle des processus a marqué une énorme avancée technologique, qui a conduit à la mise en œuvre de nouveaux modèles de contrôle dans l’environnement industriel, permettant, par exemple, de développer la navigation dans l’espace.
Quels sont les principaux systèmes de commande numérique ?
Il existe différents systèmes de commande numérique qui ont évolué à partir de différents types de commandes analogiques.
Par exemple, à la fin des années 1960, l’industrie étudiait de nouvelles technologies à la recherche d’une solution plus efficace pour remplacer les systèmes de commande basés sur des circuits électriques avec des relais, normalement utilisés pour le contrôle tout ou rien des machines de la chaîne de montage. Cela a conduit au premier PLC ou contrôleur logique programmable.
Les systèmes de contrôle distribués ou DCS sont apparus plus tard, à la fin des années 1970, dans le domaine du contrôle des processus continus, dans les industries pétrochimiques et du papier, les centrales électriques, les usines de traitement des eaux, l’industrie pharmaceutique, etc.
Ils sont nés de la nécessité de tirer parti des capacités des premiers ordinateurs pour améliorer la compétitivité des entreprises, et ont été utilisés initialement pour remplacer les panneaux analogiques dans les tâches de supervision des processus à distance. En conséquence, le concept de systèmes numériques de surveillance et de contrôle au niveau des processus complets a fait son apparition.
Le terme « distribué » indique que le contrôle pourrait résider dans différents ordinateurs répartis en différents endroits, mais avec une architecture permettant les communications entre eux et le partage et l’affichage des informations dans la salle de contrôle.
Quelles sont les similitudes et les différences entre les automates et les systèmes de contrôle distribués ?
Bien qu’à l’origine les automates se concentraient sur le contrôle tout ou rien d’éléments d’équipement (ouverture ou fermeture de vannes, démarrage ou arrêt de moteurs, etc.), dans une zone locale et les DCS sur la mise en œuvre de boucles de régulation de signaux analogiques numérisés, leur évolution ultérieure les a fait converger. Les fabricants de SNCC ont progressivement incorporé des éléments permettant des actions tout ou rien, en fait en combinant SNCC et automates au sein d’une même architecture de commande.
De leur côté, les fabricants d’automates ont incorporé à leurs équipements des fonctions plus avancées de régulation analogique en boucle, leur conférant des niveaux croissants de performance comparables à ceux des simples SNCC, contribuant ainsi à une certaine confusion quant aux limites séparant les deux types de systèmes.
La figure suivante montre les éléments d’un système de commande numérique, qu’il s’agisse d’un PLC ou d’un DCS.
En ce qui concerne les différences, l’une des plus importantes est que les PLC ont besoin d’un système SCADA pour pouvoir remplir la fonction d’interface opérateur, qui est déjà intégrée dans un DCS.
Cela exige que les systèmes PLC + SCADA maintiennent deux bases de données, alors qu’avec les DCS il y a une seule base de données. En outre, les DCS intègrent généralement des caractéristiques plus avancées, telles que l’autodiagnostic, la gestion intelligente des instruments, l’exploration et l’analyse des données, l’administration des alarmes, etc.
Au sein de Tecnatom, nous travaillons avec des DCS et des PLC de différents fabricants, tant pour la mise en œuvre de solutions spécifiques dans les processus de nos clients que pour leur intégration dans nos simulateurs (nous remplaçons le processus par nos simulateurs).
Ricardo Garcia