«Descubre cómo la combinación de aplicaciones DCS y una sólida estructura de hardware de automatización de plantas revoluciona la industria de la automatización, permitiendo un mayor control, eficiencia y seguridad en las plantas industriales. Acompáñanos en este fascinante recorrido por las tecnologías que están transformando el panorama industrial y conócelas en detalle.»
Hay muchas aplicaciones de DCS en industrias para la automatización de plantas. Dentro de la industria, todos los instrumentos de campo están conectados a una caja de conexiones individualmente. Desde las cajas de conexiones, un cable multipar se conectará a la sala de control.
En el DCS, los cables se reciben en el gabinete de clasificación. Aquí, los cables se clasifican como cables de entrada analógica (AI), salida analógica (AO), entrada digital (DI) y salida digital (DO). Luego, la señal fluye al gabinete del sistema, donde tiene lugar el acondicionamiento de la señal y las salidas se generan según el programa escrito en el controlador.
Aplicaciones de DCS
DCS encuentra aplicación en varios campos. Algunos de ellos se enumeran a continuación.
- Diversas centrales eléctricas, como centrales nucleares, hidroeléctricas, térmicas, solares, geotérmicas, de combustibles fósiles, etc.
- Plantas químicas
- Plantas petroquímicas
- Industrias metalúrgicas
- Industrias del automóvil
- industrias de procesamiento de alimentos
- Plantas de tratamiento de agua y plantas de tratamiento de aguas residuales
- Sistemas de gestión ambiental
Varios tipos de fabricantes de DCS como Yokogawa, Honeywell, Emerson, Foxboro, etc. están disponibles en el mercado y suministran DCS para varias aplicaciones mencionadas anteriormente.
Estructura de automatización
El DCS sigue una estructura en diferentes niveles. Desde el instrumento de campo en el campo hasta el controlador en la sala de control, DCS sigue un tipo específico de estructura. En la imagen de arriba se muestra un tipo común de arquitectura.
Nivel de unidad
El nivel de la unidad realiza la función de monitoreo, registro y comunicación avanzada de la máquina de control. El nivel de la unidad se distribuye estructuralmente en computadoras ubicadas centralmente. El nivel de unidad también se conoce como nivel 4. Este nivel es el nivel más alto.
Nivel de grupo
El nivel de grupo realiza la función de modulación y control binario. Estructuralmente, el nivel de Grupo ha microcomputadoras distribuidos en grupos. El nivel de grupo también se conoce como nivel 3.
Nivel de subgrupo
El nivel de subgrupo realiza la función de modulación y control binario para un subproceso. El nivel de subgrupo estructuralmente también es similar al nivel de grupo. El nivel de subgrupo también tiene microcomputadoras distribuidas en grupos. Aquí un Controlador maestro de unidad (UMC) controlará y coordinará la planta total y comandará los niveles inferiores. El nivel de subgrupo generalmente controla el arranque y parada de la planta. El nivel de subgrupo también coordina el proceso de la planta durante la variación de carga. El nivel de subgrupo también se conoce como nivel 2.
Nivel de control de conducción
El nivel de control del variador realiza la función de lógica básica, protección y manejo del equipo. El nivel de control de accionamiento proporciona protección para la bomba, la válvula o el amortiguador. En cuanto a la estructura del nivel de control de la unidad, el estado sólido de los microprocesadores se distribuye entre todas las unidades. Las computadoras aquí recopilan todos los datos relevantes de la planta, informes de alarmas y datos de registro para proporcionar almacenamiento histórico y cálculos de rendimiento. El nivel de control de la unidad también se conoce como nivel 1.
Nivel de proceso de planta
El nivel de proceso de la planta consta de los dispositivos de campo como elementos de control final, como válvulas de control, sensores de temperatura y elementos de flujo. Podemos decir que los ojos y manos y piernas del sistema de control están presentes en este nivel, es decir, todo tipo de transmisores y elementos de control están presentes en este grupo. El nivel de proceso de la planta se conoce como nivel 0.
Estructura de hardware de DCS
La estructura de hardware de DCS se puede hacer de acuerdo con la aplicación DCS. La disposición general de la estructura DCS se da a continuación.
Componentes de la estructura de hardware de DCS
La estructura de hardware de la planta tiene los siguientes componentes:
Estación de campo
La estación de campo tiene una unidad de entrada, una unidad de salida y algunos módulos de control del variador. La función de estos módulos es proporcionar una interfaz para el proceso que incluye botones pulsadores, indicadores y unidades. La lógica de protección generalmente se incluye en los módulos de control del variador. Este módulo básicamente garantiza la seguridad de la planta. Esta lógica es implementada por Dispositivos lógicos programables eléctricamente borrables (EPLD).
El módulos de estación de campo consistir en las siguientes caractersticas:
- Los módulos de la estación de campo tienen sistemas de inteligencia integrados basados en microprocesadores.
- El acondicionamiento de señales también se realiza en los módulos de la estación de campo.
- Tienen protección básica incorporada usando EPLDs.
- Los módulos tienen condiciones de salida programables a prueba de fallas.
- También cuentan con intervención manual directa a niveles de accionamiento.
- Los módulos de la estación de campo tienen una interfaz enchufable para el bus de E/S en serie para una mayor confiabilidad.
- Tienen un control modulante y binario que está siendo controlado bajo el control del titular del subgrupo.
Estación de controlador de subgrupo
La estación del controlador de subgrupo tiene un módulo de microcomputadora de alto rendimiento que tiene una interfaz directa con el bus de E/S en serie y un bus de grupo de nivel superior.
Estación de controlador de grupo
La estación controladora de grupo proporciona el control para cada subproceso de la planta. La estación controladora de grupo también coordina el control de grupos de equipos individuales. La estación del controlador de grupo está interconectada por el bus de planta para intercambiar datos entre ellos y con los controladores de nivel superior. Estos están equipados con microprocesadores de alto rendimiento junto con los módulos de memoria necesarios.
Control de nivel de unidad
El control a nivel de unidad tiene pantalla y teclados compatibles con unidades impresas. Aquí, los datos de la planta se evalúan, clasifican, procesan y asignan a varias unidades de visualización o impresoras para el registro. Algunos CRT a color se pueden usar como parte de PC de bajo costo junto con las funciones de visualización necesarias. Las computadoras a nivel de unidad enviarán los datos dinámicos requeridos para reducir la sobrecarga de procesamiento.
Depende de la filosofía de control que se empleará para un punto en particular para determinar cuántas estaciones de trabajo CRT se necesitarán. El número de computadoras a nivel de unidad también depende de la extensión de las funciones que deben realizarse. Una estación de control manual ayudará en la operación de los elementos de control finales mientras pasa por alto todas las estaciones de control anteriores.
Las computadoras a nivel de unidad tienen las siguientes funciones:
- Mejora la automatización de la planta
- Ayuda en operaciones de control
- Ayuda con el control de alarmas y pantallas
- Hace cálculos y registros para el registro histórico.
- El control a nivel de unidad también admite el desarrollo de software.
- También cumple un papel importante en la gestión de bases de datos.
Autobús de planta
El bus de planta pasa por la planta para conectar todas las estaciones de control de subgrupos y estaciones de nivel. El bus de planta es un sistema tipo mapa que puede integrar otras computadoras y sistemas. El bus de planta actualiza la base de datos de la planta a través de los buses de nivel inferior que se mantienen a nivel de unidad. El bus de planta transmite los comandos de operación de la unidad al controlador de nivel inferior.
Sistema de bus
- En la arquitectura DCS, el sistema de bus es un sistema organizado que generalmente se encuentra en el nivel más bajo y conecta las tarjetas de E/S y las tarjetas de unidad de un subgrupo en particular.
- El sistema de bus es un bus de corta distancia que generalmente se limita al gabinete que alberga un controlador de subgrupo. El bus de E/S está controlado por el controlador de subgrupo. Debe tener una respuesta de corto tiempo a las condiciones de la planta. Los módulos de E/S son inteligentes y solo se debe informar el estado u otros cambios significativos a través del bus para reducir la consideración de la velocidad del bus mediante el uso del conector RS 485.
Autobús de grupo
El bus de grupo conecta todas las estaciones de controlador de subgrupo y las estaciones de controlador de grupo correspondientes. El bus de grupo también permite que el controlador de grupo realice la coordinación de control general en un grupo.
Bus Periférico
El bus de periféricos se utiliza para conectar todos los CRT, teclados, impresoras y videocopiadoras que se requieren para operar y monitorear la planta.
Autobús de respaldo
El bus de respaldo proporciona una conexión directa desde el bus de E/S al bus de planta. El bus de respaldo cuenta con un CRT o teclado de planta el cual opera ante cualquier falla a nivel de grupo o subgrupo. Cuando sea necesario, se introducen sensores y actuadores inteligentes, entonces se puede dispersar la necesidad de muchas E/S y tarjetas de accionamiento. Puede ser necesario vincular estos dispositivos con un bus de campo.
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