Wat is een distributed control system (DCS) en waar wordt dit systeem toegepast?

Een distributed control system wordt afgekort met DCS. Dit is een onderdeel van de automatisering van processen in productiebedrijven. Een DCS wordt onder andere toegepast in de industrie en daarnaast in civieltechnische toepassingen. Met een DCS kunnen processen worden gevolgd gestuurd en gecontroleerd. De DCS vormt een onderdeel van een productiesysteem.

Waaruit bestaat een DCS?
Een DCS behoort tot de procesautomatisering en bestaat uit een aantal verschillende onderdelen. Deze onderdelen behoren zowel tot de hardware als software. De software is als het ware het brein en de hardware gebruikt de machine om informatie te ontvangen (sensors) en een bewerking uit te voeren. De meetinstrumenten zoals sensors zijn doormiddel van bedrading verbonden via een bus. Daarnaast hoort bij dit systeem ook een multiplexer en A/D-convertors. Dit alles staat in verbinding met een procescomputer waarmee het proces wordt gevisualiseerd. Doormiddel van een interface kan men communiceren met de productiemachines en in de display of op het beeldscherm kan men aflezen welke output wordt gerealiseerd en worden eventuele fouten inzichtelijk.

Waar worden distributed control systems toegepast?
Distributed control systems worden bij verschillende bedrijven toegepast. Hierbij kan men bijvoorbeeld denken aan elektriciteitscentrales. Ook bij distributiesystemen van elektriciteit wordt gebruik gemaakt van een distributed control system evenals bij klimaatsystemen. In chemische fabrieken vormt het DCS ook een belangrijk onderdeel van de procesautomatisering.

Wat kan men met een distributed control system?
Met een distributed control system kan men processen besturen in een geautomatiseerde omgeving. Hierbij kan men denken aan het regelen van pompen en kleppen zodat grondstoffen kunnen circuleren in leidingen. Een DCS vormt een onderdeel van de procesautomatisering en kan autonoom functioneren zonder dat een operator de machine hoeft te bedienen. In de praktijk wordt echter vaak wel een interface met bijbehorend beeldscherm toegepast zodat de operator wel inzichtelijk krijgt wat de machine voor bewerking uitvoert en of er fouten ontstaan. Op die manier kan de machine communiceren met het personeelslid. Een personeelslid kan dan bijvoorbeeld de setwaarde wijzigen, de temperatuur veranderen of de druk in de leidingen. In de jaren negentig van vorige eeuw zijn alle verouderde pneumatische regelsystemen bij Nederlandse bedrijven vervangen door DCS. De pneumatische systemen werkten op basis van luchtdruk. DCS werkt op basis van software en krijgt zijn voeding vanuit elektriciteit.

Wat zijn de basisfuncties DCS?
Een DCS heeft tegenwoordig een aantal basisfuncties. Dit is het regelen van analoge signalen en het regelen van diverse procesparameters. Verder kunnen verschillende PLC functies, dit zijn digitale signalen, doormiddel van een DCS worden geregeld. In de historiek kan men de historische gegevens van de machine(s) nalezen als men deze heeft opgeslagen. Een DCS zorgt ook voor visualisatie van de input en output van het proces met daarbij de eventuele bijzonderheden zoals storingen en dergelijke. In het alarm management kan men abnormale condities beheren.  Ook kan men met het DCS rapportages maken van de gegevens uit bovengenoemde systemen.

Wat is procesautomatisering of procesbesturing?

Procesautomatisering of procesbesturing is het automatiseren en besturen van productieprocessen en andere processen in bedrijven om deze effectiever te laten verlopen en het rendement van de organisatie te verhogen.

Procesautomatisering wordt onder andere toegepast in een productieomgeving. Hierbij kan men denken aan grote fabrieken waarbij men van grondstoffen producten gaat vervaardigen met behulp van computergestuurde machines. De geautomatiseerde processen zullen continue doorgaan. Het verloopt dus automatisch. Procesautomatisering vormt een onderdeel van een productiesysteem of besturingssysteem.

Als de procesautomatisering van een bedrijf goed is geregeld kunnen veel (productie)kosten worden bespaard. Daarom wordt de procesautomatisering bij verschillende managementmodellen zoals leanmanufacturing goed gemonitord.

Waar worden procesautomatiseringssytemen toegepast?
Het automatiseren van processen wordt voornamelijk toegepast in de maakindustrie. De maakindustrie omvat bedrijven waar concrete producten worden gemaakt. Deze bedrijven worden ook wel productiebedrijven genoemd. Een belangrijk kenmerk van deze bedrijven is dat de processen voortdurend worden bekeken en geoptimaliseerd. Hoe efficiënter het productieproces verloopt hoe meer geld kan worden verdiend. Voorraden worden zoveel mogelijk beperkt om ruimte en rente te besparen. Daarnaast zullend e verschillende stappen in het productieproces zo goed mogelijk op elkaar worden afgestemd zodat minder tijdverlies ontstaat. In het verleden was de onderlinge afstemming van de deelprocessen vooral iets dat leidinggevenden en machineoperators onderling zo goed mogelijk op elkaar afstemden. Tegenwoordig maakt men echter gebruik van computergestuurde machines met plc systemen en overkoepelende SCADA software waardoor machines ook met elkaar kunnen communiceren. Procesautomatisering vindt plaats in de industrie maar ook in een civieltechnische omgeving.

Waaruit bestaat een procesautomatiseringssysteem?
Bovenstaande vraag kan worden opgedeeld in twee hoofdgroepen namelijk de hardware en de software. De hardware omvat alles dat tastbaar en zichtbaar onderdeel uitmaakt van de procesautomatisering. Dit zijn bijvoorbeeld de machines en de printplaten, sensoren, bedrading, schakelkasten en het hardware deel van de PLC. Het softwarematige deel van het procesautomatiseringssysteem is abstracter. Dit omvat de programmering van de PLC en de SCADA. De software wordt gebruikt om het ‘brein’ van de automatisering opdracht te geven of functionaliteiten te geven. Op een interface komen zowel het softwaredeel als het hardwaredeel samen. Dit is namelijk een display of scherm waar doormiddel van software wordt gevisualiseerd hoe de hardware (de machine) functioneert. Een procesoperator kan bijvoorbeeld op een procescomputer aflezen in hoeverre het productieproces goed verloopt.

Voorbeelden van procesautomatiseringssystemen
Er zijn verschillende voorbeelden van procesautomatisering. Daarnaast zijn er ook diverse procesautomatiseringssystemen. Een aantal voorbeelden zijn:

  • Distributed control system (DCS)
  • Process control system (PCS)
  • Programmable logic controller (PLC)
  • Supervisory control and data acquisition (SCADA)

Deze verschillende softwaresystemen kunnen het proces of de deelprocessen van een organisatie optimaliseren en/of monitoren. Zo kan een PLC, mits de goed is geprogrammeerd, er voor zorgen dat een machine de juiste bewerking uitvoert als een grondstof of halffabricaat voor een bepaalde sensor verschijnt.

Interface
Ondanks deze automatiseringssystemen zijn er over het algemeen wel mensen nodig op de werkvloer om effectief te kunnen anticiperen op eventuele fouten in het productieproces. Dit kunnen bijvoorbeeld operators zijn maar ook productiepersoneel. Zij kunnen met behulp van een interface HMI controleren wat de machine doet en daarnaast met knoppen opdrachten geven indien de machine een bepaalde bewerking moet uitvoeren. Een interface zoals een beeldscherm met een toetsenbord/ paneel zorgt er dus voor dat een machine met een mens kan communiceren en andersom. 

Wat is een process control system (PCS)?

PCS is een afkorting in de procestechniek. Deze afkorting staat voor process control system. Dit is een automatiseringssysteem dat is ontworpen voor het besturen van industriële processen. In de procestechniek worden namelijk verschillende industriële processen uitgevoerd door machines en installaties. Hierbij wordt gebruik gemaakt van verschillende automatiseringssystemen. Het process control system is een van deze automatiseringssystemen. In het verleden werden deze systemen ook wel een distributed control system (DCS) genoemd. Deze naam werd gebruikt omdat de componenten van dit systeem verschillende functies hebben en met elkaar verbonden worden door een communicatienetwerk.

Wat zijn de basisfuncties van een PCS of DCS?
Een PCS of een DCS heeft een aantal basis functies. Deze basisfuncties zijn de volgende:

  • Het regelen van analoge signalen.
  • Het regelen van verschillende parameters van het proces.
  • PLC-functies.
  • Het opslaan van historische gegevens van systemen. Dit wordt ook wel historiek genoemd.
  • Het visualiseren van omstandigheden en resultaten van het proces.
  • Het beheren van abnormale condities door alarmmanagement.
  • Rapportage van alle bovenliggende systemen.
  • Interface naar onderliggende systemen.

Wat is procestechniek en op welke wijze is deze techniek verbonden met de procesindustrie?

Procestechniek is onlosmakelijk verbonden met de procesindustrie. Deze industriële sector is heel breed. De procesindustrie is gericht op het produceren van producten. Deze productie gebeurd in fabrieken. Bij het vervaardigen van producten kunnen verschillende processen worden gebruikt. Zo kunnen bijvoorbeeld chemische of biochemische processen worden gehanteerd voor het vervaardigen van producten. Daarnaast kunnen producten ook doormiddel van fysische processen of mechanische processen worden geproduceerd.

Producten die in de procesindustrie worden geproduceerd
Door de verscheidenheid aan processen die toegepast zijn in de procesindustrie kunnen verschillende producten worden vervaardigd. Hierbij kan onder andere onderscheid worden gemaakt tussen eindproducten en halffabricaten. Een eindproduct is in principe meteen gebruiksklaar terwijl halffabricaten nog één of enkele bewerkingen moeten ondergaan om tot een eindproduct te kunnen komen. De eindproducten kunnen zowel verpakt voedsel als voorwerpen, gereedschappen, verzorgingsproducten, speelgoed en andere producten zijn. Bijna alle producten en voedingsmiddelen die men in het dagelijks leven gebruikt en nuttigt zijn in een fabriek geproduceerd of verpakt. De procesindustrie is daardoor één van de belangrijkste industrieën van de Westerse Wereld.

Wat is procestechniek?
Hierboven heb je gelezen dat er veel verschillende producten worden geproduceerd in de procesindustrie. De materialen waaruit de producten zijn vervaardigd verschillen enorm. Zo kunnen voedingsmiddelen uit melk maar ook uit granen en andere grondstoffen worden vervaardigd. Gebruiksvoorwerpen kunnen uit diverse kunststoffen vervaardigd worden maar ook uit hout en metaal. De manieren waarop deze grondstoffen verwerkt en bewerkt worden verschilt daarnaast ook. De procestechniek houdt zich bezig met het ontwerpen van de juiste machines om een bepaald product te vervaardigden. Daarbij wordt ook gekeken naar de volgorde waarin machines een bepaalde grondstof moeten bewerken tot eindproduct.

In de procesindustrie worden machines gebruikt die in de procestechniek zijn bedacht en gebouwd. De procestechniek richt zich daardoor niet alleen op het ontwerp. De bouw van machines in de procestechniek vormt een belangrijk onderdeel. Omdat machines in feite werktuigen zijn om een bepaalde bewerking uit te voeren wordt procestechniek ook wel onder de werktuigbouwkunde geplaatst. Procestechniek heeft naast een werktuigbouwkundige kant ook raakvlakken met de chemie, elektrotechniek en regeltechniek.

Automatisering in procestechniek
De machines zijn ontworpen en gebouwd om een bepaalde bewerking te doen. Doormiddel van de bewerking wordt een grondstof of halffabricaat in de gewenste vorm gebracht. Deze processen worden in de procestechniek zoveel mogelijk geautomatiseerd. De automatisering van machines is niet eenvoudig. Machines moeten voor een belangrijk deel zelf bewerkingen uitvoeren op het juiste moment. Daarvoor worden machines geprogrammeerd. Er worden in de praktijk verschillende programmeersystemen gebruikt. Een bekend systeem waarmee een machine kan worden geprogrammeerd is een PLC. Deze afkorting wordt voluit als volgt geschreven: Programmable logic controller. PLC systemen zorgen er voor dat bepaalde delen van een machine wel elektrische stroom krijgen en andere delen niet. Dit gebeurd onder ander door het inschakelen en uitschakelen van relais.

Naast een PLC systeem kan ook gebruik worden gemaakt van een Supervisory Control And Data Acquisition oftewel een SCADA. Dit is ook een industrial control system (ICS). Verder wordt in de praktijk ook wel een Distributed Control System (DCS) en een Process control system (PCS) gebruikt. Het programmeren, updaten en aanpassen van deze systemen is het werk van softwarespecialisten. Software engineers zijn voortdurend bezig met het ontwikkelen van nieuwe softwaresystemen voor de procesindustrie. Daarnaast worden software engineers ingezet om oude softwaresystemen te optimaliseren.

Procesoperators in de procestechniek
Procesoperators moeten er voor zorgen dat de processen in fabrieken goed verlopen. Dit gebeurd onder andere op grote beeldschermen en andere systemen waarmee de ontwikkelingen en processen in de fabriek worden gevisualiseerd. Hierbij wordt aandacht besteed aan de manier waarop de machines op elkaar zijn afgestemd en de output van de machines. Daarnaast wordt door de procesoperators gekeken naar de eventuele problemen die kunnen ontstaan bij bepaalde machinelijnen en wat daar de oorzaken van zijn. Hiervoor heeft een procesoperator veel contact met operators in de fabriek.

Operators in de procestechniek
De operators zijn verantwoordelijk voor één of enkele machines in het proces. Er wordt in de praktijk ook wel onderscheid gemaakt tussen machineoperators die verantwoordelijk zijn voor één machine en lijnoperators die verantwoordelijk zijn voor een complete machinelijn. Operators kunnen productiekrachten aansturen en zijn daarnaast verantwoordelijk voor voldoende toevoer van grondstoffen en halffabricaten voor de machine(s). Tijdens het proces kunnen machines echter ook te maken krijgen met een storing, slijtage of een andere vorm van beschadiging waardoor de machine niet goed meer functioneert. Eenvoudige technische problemen worden meestal door de operators zelf opgelost. Complexe problemen vereisen vakkundigheid. Daarvoor worden onderhoudsmonteurs ingezet.

Onderhoudsmonteurs in de procestechniek
Wanneer machines stil staan in een fabriek telt elke seconde. De machine moet zo snel mogelijk weer werkzaam zijn. Onderhoudsmonteurs zorgen er in de procesindustrie voor dat een storing in een machine zo snel mogelijk gelokaliseerd wordt en wordt opgelost. In sommige fabrieken wordt gebruik gemaakt van allround onderhoudsmonteurs. Andere fabrieken maken onderscheid tussen mechanische onderhoudsmonteurs, elektrotechnische onderhoudsmonteurs en storingsmonteurs met ervaring op software gebied (zoals PLC). Deze monteurs moeten goed onder tijdsdruk kunnen werken.