DCI 4000 est un système de régulation numérique de procédés et d'acquisition qui constitue une approche originale de la décentralisation de la fonction de contrôle et de commande séquentielle des procédés industriels continus et discontinus.
Il est constitué d'un ensemble d'unités de contrôle distribuées à base de microprocesseur, qui ne prennent en compte qu'un nombre limité de variables à contrôler et qui sont réparties judicieusement aux meilleurs emplacements des unités de production, proches du procédé (voir schéma ci-après).
DCI 4000 est un système de régulation autonome lorsque les unités de contrôle distribuées sont prises sous le contrôle direct de consoles opérateur locales sophistiquées.
C'est un type de configuration qui s'adapte harmonieusement pour la réalisation de petites et moyennes installations ou pour l’équipement d’unités de production qui possèdent plusieurs salles de contrôle.
DCI 4000 est également un système de régulation hiérarchisé, lorsque les unités de contrôle distribuées dans les différentes unités de production sont raccordées par l'intermédiaire d'un canal de communication sur de puissantes consoles opérateur centrales et/ou sur un calculateur de supervision.
Cette disposition décentralisée au niveau du contrôle-commande est hiérarchiquement organisée au niveau de l'usine.
Elle permet, à partir de ces interfaces de dialogue puissants situés dans une unique salle de contrôle, une exploitation aisée, tant au niveau de la boucle de régulation qu’à celle de l'unité ou de l'usine complète.
DCI 4000 est enfin un système orienté vers l'opérateur et l'ingénieur de contrôle, dont l'utilisation ne nécessite aucune connaissance de programmation.
— LES UNITÉS DE CONTRÔLE DISTRIBUÉES « DCU ».
DCI 4000 met en œuvre les fonctions de régulation et de commande séquentielle par l’intermédiaire d'unités de contrôle distribuées qui utilisent comme composant de base un microprocesseur de 16 bits (DEC LSI 11) et les puissantes techniques numériques qui lui sont associées.
La précision du traitement de l'information est largement accrue et les dérives inhérentes au système sont éliminées.
Comme chaque unité de contrôle distribuée ne prend en compte qu'un nombre limité de variables, la vitesse de scrutation sur chacune des entrées est.
réglable de 0,1 seconde à 5 secondes dépendant du type de procédé à contrôler.
Chaque unité dispose d'une panoplie d’algorithmes nouveaux qui jusqu’alors ne pouvaient être réalisés à l'aide des techniques analogiques traditionnelles.
Enfin, les unités de contrôle distribuées sont commercialisées sous la forme de 3 produits distincts.
1. Unité de régulation analogique (A C U).
Elle s'acquitte de toutes les fonctions de la régulation pour la commande des procédés de fabrication continus. Elle peut contrôler soit 8, ou 16 boucles de régulation analogiques.
Elle accepte les entrées 1 à 5 Vcc, 0 à 4 Vcc, thermocouples, sonde à résistance platine (100 Ω à 0 °C), fréquence, BCD et contacts externes.
Elle délivre des signaux de sortie 4-20 mA, 0-20 mA, triacs, fréquence, BCD et dispose de contacts de sortie. Cette unité exécute d'une part les fonctions de linéarisation et de mise en échelle en unité physique sur chaque entrée et d'autre part les fonctions de calcul et de régulation.
Elle prend également en compte tous les types d'alarme sur chacune des fonctions citées précédemment.
Elle dispose des algorithmes suivants :
P, PI, PID, régulation de vitesse, tout ou rien, totalisation, compteur, addition-soustraction, débit corrigé, générateur de programme, compensation de temps, générateur de fonction, limiteur de signaux, sélecteur de signaux, etc.
2. Unité de contrôle séquentiel (M C U).
Elle s'acquitte de toutes les fonctions de contrôle séquentiel pour la commande des procédés de fabrication discontinus.
Elle contrôle 16 boucles de régulation analogiques et 8 programmes de séquence.
Elle accepte tous les types de signaux d’entrée et délivre tous les types de signaux de sortie de l'A C U. Toutefois, le nombre des contacts d’entrée et des contacts de sortie est plus élevé.
Elle exécute toutes les fonctions de la régulation continue décrites précédemment dans le A C U et accomplit dans un mode séquentiel une série d'instructions sous la forme de tests sur des entrées internes ou externes et délivre des actions de commande sur des sorties internes ou externes.
Les fonctions analogiques et séquentielles peuvent être étroitement imbriquées lorsque les programmes des séquences ou les fonctions de calcul et de régulation continues agissent mutuellement les uns sur les autres.
Les fonctions peuvent cependant opérer indépendamment lorsque l'utilisateur désire les séparer.
Le M C U est l'unité de contrôle distribuée la plus puissante du système de contrôle commande décentralisé D C I 4000.
Elle dispose des algorithmes déjà énoncés dans l'unité A C U, et en outre des algorithmes de séquence :
modules mémoires, modules logiques, modules minuteries, modules pas, modules paramètres, modules compteurs, modules de sécurité, modules séquence, etc.
3. Unité d'acquisition de données (PSU).
Elle s'acquitte de la collecte des données qui sont destinées uniquement au contrôle de certains paramètres.
Elle regroupe toutes les fonctions de linéarisation et de calcul de l'ACU et un grand nombre de contacts d'entrée et de sortie.
Les différentes informations collectées sont mises en forme et subissent un prétraitement avant d'être visualisées.
Elle dispose également d'un nombre limité de sorties analogiques qui permettent à l'utilisateur de raccorder des indicateurs et/ou des enregistreurs locaux.
INTERFACE DE DIALOGUE OPÉRATEUR MACHINE LOCAL « LOP ».
DCI 4000 c'est également un ensemble de consoles opérateur locales sophistiquées qui se raccordent directement sur les unités de contrôle distribuées sans utiliser le canal de communication.
Le poste opérateur local (LOP).
Une à quatre unités de contrôle distribuées peuvent être raccordées directement sur une console. Cette console est constituée d'un écran cathodique noir et blanc et d'un clavier de commande dont la fonction des touches est orientée directement en langage opérateur.
Elle sert d'une part d'interface de dialogue et de commande, entre l'opérateur et le procédé, et d'autre part d'interface de configuration entre l'ingénieur instrumentiste et les différents modules « logiciels » qui personnalisent chaque unité de contrôle distribuée.
Elle informe également l'opérateur de l'état des alarmes du procédé et affiche les alarmes du système lors de l'apparition d'une panne sur une carte d'une des unités de contrôle distribuées.
Deux consoles LOP peuvent dialoguer avec une DCU par l'intermédiaire d'une interface DLC, ce qui permet de disposer de deux postes de conduite opérateur. Également une imprimante peut être raccordée sur la console LOP.
SÉCURITÉ DE FONCTIONNEMENT
DCI 4000, pour des raisons de sécurité et de fiabilité, n'utilise dans chaque unité de contrôle distribuée que des mémoires de type non volatile.
Les différents programmes qui gèrent et mémorisent les opérations internes, le programme qui définit la structure des unités de contrôle distribuées et les algorithmes qui élaborent les équations algébriques sont disposés dans des mémoires mortes ou mémoires ROM.
DCI 4000 c'est enfin un système qui offre à tous les niveaux de la distribution de la fonction de contrôle une solution de repli lors de l'immobilisation d'un composant du système.
Chaque unité de contrôle distribuée peut posséder deux convertisseurs analogiques numériques. Toutes les sorties vers le procédé sont équipées avec leur propre convertisseur numérique-analogique. Elles sont électriquement isolées entre elles et sans dérive. Elles peuvent être individuellement reprises en secours à l'aide de simples commandes manuelles ou de régulateurs analogiques.
Lorsqu'une panne intervient sur la carte du microprocesseur, les sorties sont immobilisées à leur dernière valeur précédant le défaut et l'opérateur est automatiquement informé de l'état défaillant du circuit.
Les alimentations qui prennent en compte d'une part le microprocesseur et les mémoires et, d'autre part, les cartes d'entrée-sortie, peuvent être également secourues.
Les consoles opérateur locales qui sont raccordées sur les unités de contrôle distribuées sont électriquement isolées.
La perte d'une console n'affecte pas le bon fonctionnement des unités de contrôle et peut être remplacée sans aucune conséquence sur la bonne marche du procédé.
Le canal de communication entre les unités de contrôle distribuées et les consoles opérateur centrales
… pourra être doublé et chacune des consoles centrales pourra reprendre entièrement les fonctions de contrôle commande de l’une d’entre elles qui serait provisoirement immobilisée.
Sur chaque console opérateur centrale la mémoire à disque peut être reprise en secours en cas de défaut par une deuxième. Les 2 écrans sont banalisés et lorsque l’on dispose de 2 imprimantes, celles-ci sont banalisées.
DOMAINES D’APPLICATIONS
DCI 4000, par sa structure distribuée et hiérarchisée, est parfaitement adapté au contrôle et à la régulation de petites installations comme de grosses installations.
L’unité de contrôle distribuée MCU permet en particulier d’effectuer l’automatisation complète de façon continue et séquentielle :
- — du lavage des filtres ;
- — de la commande des groupes de pompage ;
- — de la conduite de digesteurs ;
- — de la régulation des fours d’incinération des boues ;
- — du contrôle/commande des systèmes d’aération.
INTERFACE DE DIALOGUE OPÉRATEUR MACHINE CENTRAL « COP »
DCI 4000, c’est également des consoles opérateur centrales sophistiquées qui se raccordent par transmission des données à grandes vitesses (400 kbaud) aux unités de contrôle distribuées, par l’intermédiaire de 1 ou 2 canaux de communication.
Une à 16 unités de contrôle distribuées peuvent être raccordées sur cette console. Cette console est constituée de 2 écrans cathodiques couleur, de 1 ou 2 claviers opérateur, d’un clavier ingénieur, d’un tableau annonciateur d’alarme servant d’écran de surveillance, de 1 à 6 enregistreurs conventionnels de plumes banalisés, d’un système à mémoire cassettes et à disque, de 1 ou 2 imprimantes.
L’unité centrale est constituée par un mini-ordinateur PDP 11/34 de DEC qui gère tous les périphériques raccordés au COP.
Les consoles opérateur centrales disposent des fonctions synoptiques, des vues de synthèse, des vues de travail, des vues de sommaire d’installation d’alarmes, de 4 types d’enregistrements (enregistrements en cours, historiques, archives et enregistrements sur enregistreurs conventionnels), des fonctions imprimantes (édition des journaux, d’alarmes, bilans d’exploitation, etc.), et d’une fonction de calcul permettant d’effectuer des calculs spécifiques à l’installation dont les résultats peuvent faire l’objet de bilans d’exploitation.
INTERFACE DE DIALOGUE AVEC CALCULATEUR
DCI 4000 offre la possibilité de dialoguer avec des calculateurs de supervision soit par accès direct sur le canal de communication en utilisant le calculateur série 4000, soit par l’intermédiaire d’un interface intelligent appelé terminal de stockage et de distribution SFT pour utilisation de calculateurs autres que F.P.
CONFIGURATION AISÉE SANS PROGRAMMATION
DCI 4000 peut être configuré en fonctionnement, soit à l’aide d’une télétype standard ou à l’aide du configurateur portable, soit à l’aide du clavier ingénieur de la console opérateur locale COP.
La configuration ou la modification partielle de chaque unité de contrôle distribuée est réalisée conjointement à l’aide d’un de ces outils et de la console opérateur locale.
La création des boucles de régulation et de contrôle séquentiel est effectuée en introduisant en langage direct, par l’intermédiaire d’un des configurateurs, les différents paramètres listés pour chaque module « logiciel » sélectionné et qui sont visualisés sur la console.
DCI 4000 est un système qui offre une très grande souplesse dans la configuration des boucles de régulation et dans l’organisation du contrôle séquentiel, en ne faisant appel à aucune connaissance de programmation.
Chaque unité de contrôle distribuée est constituée d’un nombre limité de modules « logiciels » équivalents à des modules de fonctions logiques, analogiques et d’appareils de tableau conventionnels.
