Componentes funcionales de un DCS: inspeccionando el esqueleto del sistema

28 Noviembre 2011

 

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, variables secundarios, etc. además de poder configurarlos remotamente desde una estación de mantenimiento. Esto es posible si tienen la capacidad de comunicarse mediante algún protocolo de campo como HART (mínimo), Profibus, Foundation FieldBus, DeviceNet, etc. Además cuando el diseño lo requiere en el mismo instrumento se puede implementar alguna lógica de control y mediante el bus de comunicación tomar acción sobre elementos de control final.
Para cada tipo de comunicación proveniente de los dispositivos de campo, existe una tarjeta I/O específica. El cableado de las señales (bus o punto a punto) en primera instancia se conectoriza a una tarjeta acondicionadora de señales (Terminal Assemblys) para que luego estas señales ya acondicionadas ingresen a los procesadores de digitalización de las señales comúnmente llamados FBMs (Field Bus Module). En la figura siguiente se muestra un Terminal Assembly y una FBM del DCS I/A Series de Invensys Foxboro.
Los controladores recogen las señales de dispositivos análogos, digitales o mediantes de buses de campo. Generalmente todas las señales I/O (proveniente de buses de campo o punto a punto) convergen en una red Ethernet (por fibra óptica o cobre) o en un bus de alta velocidad (como el HDLC – High Level Data Link Control protocol) para hacer llegar/enviar las señales de campo hasta/desde el controlador. Es allí donde se ejecuta la lógica de control recepcionando y enviando señales de/hacia campo, ejecutando control tipo continuo, batch, secuencial, ladder, etc.
La red de control (de alta velocidad) contiene los datos de los instrumentos y del controlador y hace que estén disponibles para las estaciones o servidores dentro de la red de un DCS como estaciones de operación, estaciones de ingeniería, base de datos de control, historizadores, sistemas de alarmas, generadores de reportes, etc. En estos nodos (estaciones) se ejecutan una variedad de aplicaciones de software que permiten al operador o ingeniero de control realizar las tareas de operación/mantenimiento. El sistema podría también soportar la simulación del proceso para fines de entrenamiento de personal o pruebas de software de control avanzado, y al mismo tiempo continuar actualizando la base de datos de configuración principal.
Generalmente los DCS son vendidos como un solo y único paquete. Los fabricantes no venden porciones del sistema, esto porque en un DCS todas las partes funcionan juntas como un SOLO SISTEMA, estas deben ser completamente integradas y probadas como un sistema. Dado que los componentes

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, variables secundarios, etc. además de poder configurarlos remotamente desde una estación de mantenimiento. Esto es posible si tienen la capacidad de comunicarse mediante algún protocolo de campo como HART (mínimo), Profibus, Foundation FieldBus, DeviceNet, etc. Además cuando el diseño lo requiere en el mismo instrumento se puede implementar alguna lógica de control y mediante el bus de comunicación tomar acción sobre elementos de control final.

 

Para cada tipo de comunicación proveniente de los dispositivos de campo, existe una tarjeta I/O específica. El cableado de las señales (bus o punto a punto) en primera instancia se conectoriza a una tarjeta acondicionadora de señales (Terminal Assemblys) para que luego estas señales ya acondicionadas ingresen a los procesadores de digitalización de las señales comúnmente llamados FBMs (Field Bus Module). En la figura siguiente se muestra un Terminal Assembly y una FBM del DCS I/A Series de Invensys Foxboro.

 

 

 

Los controladores recogen las señales de dispositivos análogos, digitales o mediantes de buses de campo. Generalmente todas las señales I/O (proveniente de buses de campo o punto a punto) convergen en una red Ethernet (por fibra óptica o cobre) o en un bus de alta velocidad (como el HDLC – High Level Data Link Control protocol) para hacer llegar/enviar las señales de campo hasta/desde el controlador. Es allí donde se ejecuta la lógica de control recepcionando y enviando señales de/hacia campo, ejecutando control tipo continuo, batch, secuencial, ladder, etc. En la figura siguiente se muestran dos tipos de controladores del DCS IA Series de Invensys Foxboro:

 

 

 

La red de control (de alta velocidad) contiene los datos de los instrumentos y del controlador y hace que estén disponibles para las estaciones o servidores dentro de la red de un DCS como estaciones de operación, estaciones de ingeniería, base de datos de control, historizadores, sistemas de alarmas, generadores de reportes, etc. En estos nodos (estaciones) se ejecutan una variedad de aplicaciones de software que permiten al operador o ingeniero de control realizar las tareas de operación/mantenimiento. El sistema podría también soportar la simulación del proceso para fines de entrenamiento de personal o pruebas de software de control avanzado, y al mismo tiempo continuar actualizando la base de datos de configuración principal.

 

 

Generalmente los DCS son vendidos como un solo y único paquete. Los fabricantes no venden porciones del sistema, esto porque en un DCS todas las partes funcionan juntas como un SOLO SISTEMA, estas deben ser completamente integradas y probadas como un sistema.

 

En el proximo articulo veremos un poco mas a fondo que hay detrás de la red de control, sus especificaciones generales y topologías.

 

Ahora quiero que me dejes tu comentario!!! vamos animate!!!

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado Ingeniero Electrónico especializado en Control, Automatizacion e Instrumentacion Industrial. Experimentado en el desarrollo, ejecución y gestión de proyectos asi como en la Operacion de sistemas automaticos.

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