Curso Sistemas de Control Distribuido DCS (16)

En este curso aprenderás los fundamentos de los DCS, las diferencias con los sistemas SCADA y los PLC's. Aplica para DCS de cualquier fabricante, aunque los ejemplos estarán orientas al DCS I/A Series ó InFusion de Invensys Foxboro.

Basado en: "Lessons In Industrial Instrumentation" de Tony R. Kuphaldt y "Process Control and Optimization" de Belá Lipták

Puede resultar atrevido de mi parte intentar escribir un curso de Sistemas de Control Distribuido (DCS), y siento que mi corta experiencia (+- 3 años) utilizando estos sistemas no me dan tal DERECHO. Pero creo que si tengo el DERECHO de mostrar lo que he aprendido, compartir mis experiencias, mis errores y sobre todo seguir aprendiendo de libros geniales como "Lessons In Industrial Instrumentation" de Tony R. Kuphaldt y "Process Control and Optimization" de Belá Lipták con todos ustedes, asi que con mi corta experiencia, la ayuda de estos dos libros magnificos y mi ATREVIMIENTO sacaremos adelante este proyecto "escribir…
Hoy en día podemos conectar en una Laptop o una handheld wireless y uno puede acceder a toda la información, pantallas e inteligencia que existe en cualquier red DCS. Esta capacidad, en combinación con capacidades de auto-sintonización y características de optimización, realizar arranques fáciles y operación mucho más eficiente, entre otras más. El entrenamiento para operadores para el arranque de una planta o start-up, operación y parada también se puede simplificar gracias a las capacidades de los simuladores de procesos. Si el modelo de simulación integra al proceso en si y su sistema de control, entonces se puede entrenar a…
La segunda ley de Murphy dice que uno NO puede controlar un proceso sin entenderlo. Otros dicen que ningún programa de computadora le ganará al campeón del mundo de ajedrez porque los programadores no son tan buenos en el ajedrez como sus competidores. Esto tiene mucho sentido, sin embargo, también es cierto que las computadores no tienen porque estas limitadas por el conocimiento de los programadores, y podemos contar con su capacidad de aprender. El propósito de este y del articulo siguiente no es predecir el futuro solamente dar un vistazo actual de lo que está pasando en el campo…
Algoritmos de control avanzado basados en modelos Hoy en día no es ninguna novedad la existencia y aplicación de estrategias de control donde el controlador es cargado con el modelo del proceso y por consiguiente puede comparar la respuesta del proceso real con el proceso del modelo y actuar sobre la diferencia de la misma manera de como un controlador PID actúa sobre el error en la medida. Por lo que en este curso veremos las diferentes estrategias avanzadas de control que podemos encontrar en los DCS modernos, hoy por hoy. Smith Predictor: un proceso con tiempo muerto acelerado, este…
Propuesta de paquetes DCS, en cuanto a los tipos de control disponibles. Cuando uno especifica un sistema de control, es importante tener en cuenta tanto la librería de opciones PID y los algoritmos disponibles de cada uno de las propuestas de DCS (Ver tablas abajo). En momento de analizar las propuestas, es igualmente importante revisar si todos los costos asociados con la implementación y configuración de los algoritmos de control están incluidos. Estos costos deberían también cubrir la preparación de los gráficos y faceplates asociados para los PID requeridos. Los costos de control avanzado también deberían ser incluidos y a…
La instalación y comisionamiento de un sistema de control distribuido impacta en el costo y el cronograma implementado de una planta nueva o de una expansión para una planta existente. También, el trabajo realizado durante esta parte de la implementación puede tener impacto a largo plazo en la operación de la planta y la confiabilidad del sistema. Los pasos asociados con la instalación y comisionamiento son similares ya sea si un sistema de control es provisto para una planta en construcción (nueva) o como parte de una mejora de un sistema existente. Sin embargo, los detalles de implementación de la…
La instalación de un sistema DCS es de mucha importancia para el personal de seguridad y la confiabilidad del sistema. Los pasos involucrados en la instalación de un sistema de control distribuido incluyen: - Energizado y aterramiento (Power and Grounding) - Armado del Sistema - Calefaccion, Ventilacion y aire a condicionado (HVAC) - Cableado de campo y revisión - Instalacion de Buses o red de datos Durante la instalación del sistema de control se ejecutan multiples pasos que pueden ser ejecutados en paralelo para reducir el tiempo de instalación requerido. Los grupos de electricidad e instrumentacion deben trabajar de la…
Armado del sistema Todas las partes de un sistema de control generalmente es instalado y ensamblado en gabinetes aunque otras veces parte del mismo puede ser montado en pared. El gabinete a usar deberá cumplir con las especificaciones del ambiente donde estará instalado el sistema, me refiero a que si el sistema estará instalado en una sala de control con un ambiente inofensivo o si este estará instalado en un ambiente agresivo muy cercado a alguna parte de la planta. Debemos asegurarnos seguir los lineamientos del fabricante, cumplir con las especificaciones mínimas como la temperatura del ambiente normal de operación…
Podría sorprendernos saber que hoy en día un sistema PLC, HMI y SCADA puede costar más que un DCS para el mismo proceso y aplicación en particular. Tradicionalmente, los DCSs fueron extensos, costosos y muy complejos sistemas orientados para una solución integral para procesos industriales continuos o discretos (batch). Este concepto sigue siendo cierto hoy en día, y para aplicaciones más pequeñas los ingenieros optan por lo general en utilizar PLC/HMI/SCADA con el fin de mantener sus costos bajos. Pero, Que ha cambiado? La integración de PLCs independientes, la necesidad de interfaces de operación y funcionalidades de supervisión, toma un…
Podría sorprendernos saber que hoy en día un sistema PLC, HMI y SCADA puede costar más que un DCS para el mismo proceso y aplicación en particular. Tradicionalmente, los DCSs fueron extensos, costosos y muy complejos sistemas orientados para una solución integral para procesos industriales continuos o discretos (batch). Este concepto sigue siendo cierto hoy en día, y para aplicaciones más pequeñas los ingenieros optan por lo general en utilizar PLC/HMI/SCADA con el fin de mantener sus costos bajos. Pero, Que ha cambiado? La integración de PLCs independientes, la necesidad de interfaces de operación y funcionalidades de supervisión, toma un…
Para que podamos tener claro los conceptos y diferenciar bien que es un Sistema SCADA y sus diferencias con un DCS, vamos a hablar de las características esenciales de un Sistema SCADA y sus principales funciones. Con un procesador único (generalmente) con tareas de administrar múltiples funciones de control, con comunicación digital entre unidades de procesamiento, son usados para la administración de "sistemas" que tienen amplia naturaleza de expansión sobre regiones geográficas. Estos sistemas son generalmente llamados como SCADA, del acrónimo Supervisory Control and Data Adquisition (Supervisión de Control y Adquisición de Datos). Un sistema SCADA tipo consiste en múltiples…
Con la aparición de los DCSs, se solucionó gran parte de los problemas que tenían sus antecesores (los DDC o Direct Digital Control). Para empezar, los DCS distribuyeron mucho mejor las funciones, ahora los controladores, I/O, estaciones de operación, historizadores, sistemas de alarmas y estaciones de configuración estaban en un equipo diferente e individual. Una funcionalidad clave del sistema es la tener redundancia para la red de datos principal o datahigways, controladores, I/O, buses de campo, y en algunos casos Fault-tolerant Workstations (estaciones tolerante a fallas). La evolución de las comunicaciones y hardware han alterado dramáticamente la estructura de los…
Los sistemas de control distribuido incluyen, entre otros componentes, estaciones de trabajo (de operación e ingeniería), controladores, tarjetas I/O, buses I/O, una red de control de alta velocidad, tecnología de control y software (mucho software). A continuación veamos los principales componentes de un sistema de control distribuido (en un esquema muy básico): La instrumentación y/o dispositivos inteligentes se encargan de recolectar el valor de la variable de planta o se enviar las señales de control y tomar acción en el proceso físico. Aparte estos dispositivos pueden recolectar vas amplitud de variable adicionales como Tag, descripción, fallas, diagnósticos, estado del equipo,…
Una red de alta velocidad o red de control en un DCS, consta de todos los medios necesarios para propagar la información desde/a los procesadores hasta/desde cada una las estaciones y servidores involucrados. Estos medios pueden ser switches administrables, cables ethernet de cobre, cable de fibra óptica tanto multimodo como monomodo, media converters, conectores, fuentes redundantes, divisores de señales (splitters), tarjetas de red de cobre o de fibra óptica, etc. Las redes de control de hoy en día están basadas en el estándares Ethernet IEEE 802.3u (Fast Ethernet) y IEEE 802.3z (gigabit Ethernet) En algunos DCS, la red de control…
En los DCS de hoy en día podemos encontrar diferentes topologías (arreglos de switches y sus conexiones), y de esta manera proveer mayor confiabilidad, seguridad y robustez en la red de control. De manera general podemos encontrar las siguientes topologías: - Lineal - Anillo - Estrella - Árbol Invertido - Árbol Invertido Modificado Cada una tiene sus propias características y ventajas, y se serán elegidas por los requerimientos o necesidades de las instalaciones o planta, axial mismo el costo de implementación. Topología Lineal: La configuración lineal es ideal para redes pequeñas (dos switches) como podemos ver en la figura siguiente.…
Los componentes (características) principales en la arquitectura de todo DCS son: La configuración del sistema Comunicaciones Control Alarmas y Eventos Diagnostico Redundancia Datos Históricos Seguridad Integración Configuración del Sistema Como en una computadora, debemos decirle a todo el equipamiento de un DCS que debe hacer. Programar las instrucciones del sistema de control generalmente es llamado Configuración. Hay muchos aspectos que involucran una configuración, la configuración física y de las estrategias de control. Estas dos actividades generalmente se realizan en paralelo y pensadas en conjunto con la ingeniería del proyecto DCS. La configuración de la base de datos de control habilita…