Tiempo de lectura: 5 minutos
Wat is een digitaal besturingssysteem? Wat is een gedistribueerd besturingssysteem? Zijn ze een en hetzelfde ding? Welke soorten digitale besturingssystemen zijn er? In dit artikel zullen we deze vragen beantwoorden, maar daarvoor moeten we eerst terug naar het begin van besturingssystemen.
Wat is een besturingssysteem?
Laten we beginnen met een definitie van een besturingssysteem. Een regelsysteem is een geheel van elementen dat een ander systeem of proces in staat stelt zich op een vooraf vastgestelde wijze te gedragen. De vroegste regelsystemen in de geschiedenis waren mechanische of hydraulische apparaten, waarbij de eerste pneumatische regelaars verschenen in de jaren 1920.
Analoge elektronische regelaars verschenen aan het eind van de jaren 1950, waarbij pneumatische buizen werden vervangen door elektrische verbindingen. De besturing werd uitgevoerd door het gebruik van elektrische componenten zoals weerstanden, capaciteiten en transistors. Voorbeelden van deze vroege regelsystemen zijn te zien op de volgende foto’s.
Wat is een digitaal regelsysteem?
Toen computers op het toneel verschenen, werd al snel duidelijk dat zij duidelijk toepasbaar waren in de besturing en verschenen er digitale regelsystemen. Een digitaal regelsysteem is een regelsysteem dat signalen afkomstig van sensoren verwerkt met behulp van een computer. Het analoge signaal (continu in waarde en tijd) moet worden bemonsterd en met bepaalde tijdsintervallen discrete waarden aannemen. Dit proces staat bekend als digitalisering van het signaal.
Deze regelsystemen, die analoog-digitale conversie omvatten, worden ook wel directe digitale regelsystemen genoemd. De toepassing van de computer op de besturing van processen betekende een enorme technologische doorbraak, die leidde tot de invoering van nieuwe besturingsmodellen in de industriële omgeving, waardoor het bijvoorbeeld mogelijk werd om navigatie in de ruimte te ontwikkelen.
Wat zijn de belangrijkste digitale besturingssystemen?
Er zijn verschillende digitale besturingssystemen die zijn voortgekomen uit verschillende soorten analoge besturingen.
Aan het eind van de jaren zestig onderzocht de industrie bijvoorbeeld nieuwe technologieën op zoek naar een efficiëntere oplossing om besturingssystemen te vervangen die waren gebaseerd op elektrische circuits met relais, die normaal werden gebruikt voor de alles-of-niets-besturing van lopendebandmachines. Dit leidde tot de eerste PLC of programmable logic controller.
Distributed control systems of DCS’s verschenen later, aan het eind van de jaren 1970, op het gebied van de besturing van continue processen, in de petrochemische en papierindustrie, elektriciteitscentrales, waterzuiveringsinstallaties, de farmaceutische industrie, enz.
Zij ontstonden uit de behoefte om gebruik te maken van de mogelijkheden van de eerste computers om het concurrentievermogen van bedrijven te verbeteren, en werden aanvankelijk gebruikt om analoge panelen te vervangen bij procesbewakingstaken op afstand. Als gevolg hiervan deed het concept van digitale bewakings- en regelsystemen op het niveau van complete processen zijn intrede.
De term “gedistribueerd” wijst op het feit dat de controle kan berusten bij verschillende computers die op verschillende plaatsen zijn verspreid, maar met een architectuur die onderlinge communicatie mogelijk maakt en het delen en weergeven van informatie in de controlekamer mogelijk maakt.
Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen PLC’s en gedistribueerde besturingssystemen?
Hoewel oorspronkelijk PLC’s gericht waren op de alles-of-niets besturing van apparatuur (openen of sluiten van kleppen, starten of uitschakelen van motoren, enz.) in een lokaal gebied en DCS’s op de uitvoering van gedigitaliseerde analoge signaalregelkringen, hebben hun latere ontwikkelingen ertoe geleid dat zij naar elkaar toe zijn gegroeid. De fabrikanten van DCS’en hebben geleidelijk alles-of-niets-voorzieningen ingebouwd, in feite door DCS’en en PLC’s binnen één en dezelfde besturingsarchitectuur te combineren.
De fabrikanten van PLC’s hebben van hun kant meer geavanceerde analoge regelkringen in hun apparatuur ingebouwd, waardoor deze steeds betere prestaties leveren die vergelijkbaar zijn met die van eenvoudige DCS’en, hetgeen heeft bijgedragen tot een zekere verwarring ten aanzien van de grenzen die de twee systeemtypen van elkaar scheiden.
De volgende figuur toont de elementen van een digitaal besturingssysteem, hetzij een PLC of een DCS.
Wat de verschillen betreft, is een van de belangrijkste dat PLC’s een SCADA-systeem nodig hebben om de operatorinterfacefunctie te kunnen vervullen, die reeds in een DCS is geïntegreerd.
Dit betekent dat PLC + SCADA-systemen twee databases moeten onderhouden, terwijl er bij DCS’s slechts één database is. Bovendien bevatten DCS’en gewoonlijk meer geavanceerde kenmerken, zoals zelfdiagnose, intelligent instrumentbeheer, datamining en -analyse, alarmbeheer, enz.
Bij Tecnatom werken wij met DCS’en en PLC’s van verschillende fabrikanten, zowel voor de implementatie van specifieke oplossingen in de processen van onze klanten als voor de integratie ervan in onze simulatoren (wij vervangen het proces door onze simulatoren).
Ricardo Garcia