Un tempo i DCS erano considerati sistemi costosi e complessi, adatti solo nei grandi processi industriali. Ai giorni nostri sono diventati strumenti evoluti, utili a ridurre i costi e a migliorare il controllo in molte situazioni.
Un sistema di controllo distribuito (DCS, ovvero Distributed Control System) è un sistema di controllo automatico, costituito da vari sottosistemi, tra cui quello di acquisizione ed elaborazione dei dati, in grado di scambiare autonomamente informazioni con il campo (processo o impianto) in un’architettura distribuita. In questo tipo di sistema non c’è un solo computer controllore, ma vari controllori dislocati per sezioni d’impianto. Le informazioni scambiate dai sottosistemi sono messe insieme da accentratori di supervisione. Tradizionalmente, i DCS erano considerati sistemi costosi e complessi, adatti come soluzioni di controllo nei processi industriali continui o batch. Questo è, per certi versi, ancora vero oggi; nel caso di applicazioni limitate, gli ingegneri preferiscono spesso optare per soluzioni come PLC, HMI e SCADA, per contenere i costi. Rispetto al passato, tuttavia, le soluzioni DCS si sono evolute diventando strumenti sempre più utili per risparmiare i costi e migliorare il controllo. Oggi, chi opta per l’integrazione di PLC indipendenti, interfaccia operatore e software di supervisione si trova di fronte a operazioni che richiedono tempo e sforzi. Di conseguenza, integrare le tecnologie spesso diventa un problema prioritario rispetto al ridurre i costi, migliorare l’operatività, la qualità e la profittabilità di un impianto. Inoltre, ogni volta che è stato introdotto un cambiamento in un database, gli altri database richiedono un aggiornamento. Quando un punto I/O e qualche controllore logico sono aggiunti, potrà esserci il bisogno di cambiare o aggiungere un elemento SCADA, historian o l’alarm database. Tutto questo richiederà all’addetto all’impianto di fare questi cambiamenti in ognuno dei database per adeguarlo alle nuove esigenze. A volte si opterà per un cambiamento a livello di alarm setting, o di control loop. In una implementazione PLC non c’è, di solito, una connessione automatica tra PLC e SCADA/HMI. Questo può diventare un problema durante la partenza di una nuova applicazione. I DCS di oggi sono stati progettati per permettere a un impianto di essere attivo al più presto e implementare l’intero sistema integrando tutti i database in un solo database, progettato, configurato e gestito da un’unica applicazione.
I vantaggi della tecnologia DCS
Oggi, grazie alla tecnologia DCS, è possibile risparmiare; tutto questo è stato dimostrato anche da un’importante azienda che ha analizzato la differenza tra i due sistemi. A livello di progettazione, gli ingegneri addetti al controllo di PLC/SCADA devono mappare il sistema di integrazione tra HMI, sistemi di allarme, controllore di comunicazione e controllori multipli per ogni nuovo progetto. Gli indirizzi di controllo devono essere mappati manualmente nei documenti di progettazione al resto del sistema. Nel caso di un approccio DCS, tutto è configurato in automatico. Nella programmazione, il controllore logico PLC/SCADA, il sistema di allarme, il sistema di comunicazione e HMI sono programmati in modo indipendente. Gli ingegneri di controllo sono responsabili per l’integrazione/collegamento di database multipli per creare il sistema. Usando un DCS, quando un controllore logico è sviluppato, interfacce, sistemi di allarme e di comunicazione sono configurati automaticamente. In fase di test, un sistema PLC/HMI può essere testato dopo che l’intero impianto elettrico è stato completato. Nel caso di un DCS i sistemi di controllo di processo possono avvalersi anche della simulazione. In un sistema PLC/HMI le attività volte alla risoluzione dei problemi sono più complesse. Quando è fatto un aggiornamento su un dispositivo non sempre è facile trasmettere queste modifiche ad altri dispositivi connessi e questo richiede impegno all’operatore. In modalità DCS, invece, tutte le informazioni sono disponibili, tutto è basato sulla logica dei controllori. Di conseguenza è ridotto il tempo di identificazione degli elementi e ogni attività può riprendere con più facilità. Con PLC e SCADA ogni cambiamento nelle attività di controllo logico per incontrare una nuova applicazione non è molto semplice. Il cambiamento sopraggiunge da elementi aggiuntivi per integrare la nuova funzionalità nelle stazioni dell’operatore. Ulteriore documentazione dovrebbe essere sviluppata per ogni mutamento. Questo non avviene molto di frequente, ma quando accade è necessario introdurre altri cambiamenti, in modo manuale, che saranno diffusi tramite il sistema. Con un DCS aggiungere o cambiare logica nel sistema è abbastanza facile e quando i cambiamenti sono stati fatti, i dati inseriti nel controllore logico sono automaticamente propagati a tutte le parti del sistema. Sul versante della formazione degli operatori, i sistemi DCS sono in vantaggio. Infatti, le soluzioni PLC e SCADA sono spesso molto diverse tra loro, perciò non si può parlare di un solo percorso sempre valido, la formazione è legata a ogni componente.Nel caso dei DCS è possibile parlare di percorsi standardizzati, erogabili dal vendor. Questo rende la formazione meno costosa. Dal punto di vista della realizzazione di documentazione relativa al sistema i DCS sono di nuovo in vantaggio. Infatti, la documentazione su PLC e SCADA è basata su ogni parte dell’intero sistema e quando un elemento è cambiato è necessario aggiornarla. Nel caso del DCS la documentazione è creata automaticamente per tutti gli elementi del sistema e questo aspetto implica un minor numero di tempi di fermo e una riduzione dei costi.
Aggiornare un sistema DCS
Quando si è installato un DCS, bisogna anche considerare la possibilità di aggiornamento quando la soluzione adottata sta diventando obsoleta. Spesso, questa procedura deve essere svolta con rapidità, per evitare perdite di tempo e minimizzare i rischi. Esistono 4 decisioni strategiche da prendere prima di fare la scelta definitiva. Innanzitutto è importante decidere se il nuovo sistema di automazione dovrà solo replicare le attività del DCS esistente o se dovrà migliorare in termini di volumi di produzione, capacità di trasmissione, qualità o altro. Spesso replicare l’esistente è visto come la scelta più semplice ed economica, ma talvolta, sul lungo termine, diventa poco efficace e costosa soprattutto perché si è rinunciato ai benefici derivati dall’installazione di un moderno sistema di automazione. In secondo luogo si deve determinare se preferire un aggiornamento verticale, su una sola area di processo, o un aggiornamento orizzontale, su elementi simili in diverse aree. È necessario, inoltre, stabilire se realizzare un aggiornamento rimpiazzando tutti i componenti del sistema di automazione in contemporanea o se preferire un approccio per fasi, che richiede più tempo ma consente all’impianto di funzionare senza interruzioni. Infine, è bene decidere se scegliere un trasferimento (cutover) al nuovo sistema di tipo “hot” o di tipo “cold”. Nel primo caso, il vecchio DCS e il nuovo sistema di automazione operano in sinergia, per un po’ di tempo, con un control loop migrato dal vecchio al nuovo sistema di automazione. I costi di aggiornamento sono più alti, ma i tempi di fermo sono inferiori dal momento che il vecchio DCS è ancora disponibile in caso di difficoltà legate al nuovo sistema. Con un trasferimento cold, il vecchio DCS è rimpiazzato subito dal nuovo sistema di automazione. Naturalmente non c’è una scelta vincente univoca: la scelta migliore deve essere valutata in base alle esigenze di ogni impresa e la decisione più opportuna spetta al project manager. Se un’azienda può permettersi di tenere l’impianto fuori servizio per un periodo di tempo esteso, un trasferimento cold dell’intero sistema di automazione in modalità orizzontale è una valida scelta. Se invece tutto o parte dell’impianto deve continuare a funzionare, può essere più utile un aggiornamento verticale, per fasi.
