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Sistemas de Control Distribuido Miguel Angel Chávez Luna IEEE Associate Member RAS Member #85010422 IEEE Robotics & Automation Society Peru Section [email protected] [email protected]

Sistemas de Control Distribuido

CATEGORÍAS DE SISTEMAS DIGITALES



Tradicionalmente:  DCS: control analógico de procesos continuos.  PLC: control discreto de procesos de manufactura.  SCADA: recolección remota de datos.

Introducción • Los DCS aparecieron en la década de los 70, inicialmente para visualización y en la actualidad para control y otras funciones. • Es necesario conocer sus características para operarlos mantenerlos e instalarlos.

DCS: Posibilidades En la actualidad: – Manejo de base de datos relacional – Hojas de cálculo – Control estadístico – Sistemas Expertos – Simulación de procesos – Diseño asistido

DCS: Posibilidades También: – Utilitarios de escritorio – Pantallas orientadas al objeto – Uso de ventanas – Comunicación con otras plantas

DCS: Sistemas Integrados En la actualidad usando estándares en: – Sistemas operativos: UNIX, Windows – Modelo OSI – Modelo cliente-servidor – Protocolos de comunicación – Base de datos relacional distribuida – Programación orientada al objeto – Ingeniería asistida por computadora

DCS: Arquitectura Los DCS están organizados en los subsistemas: – estaciones de trabajo de operaciones – control – recolección de datos – computacionales de procesos – redes de comunicación

Estaciones de Trabajo de Operaciones En éstas para el operador se: – Usan mímicos – Manejan alarmas – Ven tendencias – Usan ventanas – Controla el acceso con passwords

Subsistema de Control Este subsistema: – Procesadores redundantes – Es multitarea, multilazo. – Se usan controladores compartidos – Se usa bloques de función para las estrategias

Cuadro comparativo DCS vs Automatización Tradicional

DCS

Automatización Tradicional

Objetos –Aspecto

Símbolos

Tag

controlador)

CPU

CPU´s redundantes

Solo 1 CPU

Sistema Operativo del Controlador

Multitarea

Mono tarea

Memoria CPU

64 Mbytes RAM - S

64 Kbytes EEPROM

Módulo de Entrada y Salida

Se puede cambiar en funcionamiento.

No se puede cambiar en funcionamiento.

Sistema de comunicación

Comunicación redundante

Solo un medio de comunicación.

Hora/Fechas de la base de datos

Reloj del controlador

Reloj del servidor de base de datos

Diagnóstico de Instrumentación

Característica por defecto

Opcional,

Direccionamiento

(no

se

se

almacena

requiere

en

el

módulos

adicionales Redundancia de Módulos de Entrada / Disponible

No disponible

Salida Fuente de alimentación

Redundancia

de

2

fuentes

de No disponible fuentes de alimentación

alimentación Redundancia

redundante de

3

fuentes

de

alimentación (opcional) Base de datos

Integrado con el sistema

Es otros sistema

Redes Industriales

Abiertas

En algunos casos propietarios

Recolección de Datos Este subsistema en la actualidad: – Recolecta variables – Acepta señales diversas: mV, termocuplas, etc – Usan E/S distribuidas – Envía la información a las estaciones – Con “gateways” se comunica con PLC’s, balanzas, etc – Puede tener capacidad de cálculo y control

Subsistemas Computacionales de Procesos

Este subsistema sirve para:

– Registro de variables, eventos, alarmas, acciones de operador – Manejo de base de datos relacionales – Estadística de calidad – Sistemas expertos – Programación de producción y mantenimiento – Estrategias de optimización en base a modelos

Redes de Comunicación Este subsistema sirve para: l

l

Integrar a los otros cuatro El protocolo más empleado es el TCP/IP

Planta Piloto Automatizada de Concentración de Minerales La planta es de un proceso metalúrgico que incluye molienda, flotación en celdas y separación sólido-líquido. Integra el sistema de control distribuido (DCS), control por PLC, controladores de procesos y seguridad instrumentada. Permite la simulación de procesos en industrias diversas tales como de alimentos, cemento, petroquímica, etc. y la configuración y prueba de la estrategia de control.

Layout del Proceso

Componentes Principales 6 Tolva de finos Tanque de agua 8 Molino Soplador de celdas 11 Hidrociclones eje vertical 12 Acondicionador 1 13 Celdas (4) 15 Acondicionador 2

16 Celda columna 18 Acondicionador 3 19 Celdas (6) 22 Espesador 23 Filtro disco 35 Tanques de reactivos

36

38

41

Sección Molienda 

Cantidad de alimentación al molino



Flujo de agua en la alimentación



Velocidad de operación del molino



Flujo de agua en la descarga del molino



Carga circulante



Potencia eléctrica y mecánica

Instrumentación en Molienda



Control con PLC de la alimentación de mineral.



Monitoreo con interfaz de operador (HMI)

Sección Flotación  Flujo de pulpa  Dosificación de reactivos

 Densidad de pulpa  Nivel de pulpa

 Tiempo de flotación  Nivel de alcalinidad (pH)

Instrumentación en Flotación



Medición y control de nivel, flujo y densidad de pulpa



Dosificación reactivos



Control de pH

de

Sección Sólido/Líquido  Flujo de pulpa  Porcentaje de sólidos en la descarga del espesador  Porcentaje de sólidos en la pulpa de alimentación  Torque espesador  Flujo de descarga  Nivel de vacío en filtro  Velocidad de rotación tambor/disco de vacío

Instrumentación en Filtrado



Monitoreo del nivel de llenado del espesador, nivel de vacío en filtro y velocidad de rotación del disco de vacío

Sistema de Control

º

DCS • ABB: Mod 300 / Advant OCS / SattLine www.abb.com/controlsystems Elsag Bailey: Infi90/Net90

• Emerson: DeltaV www.easydeltav.com

• Honeywell: TDC 2000 / 3000 http://hpsweb.honeywell.com/Cultures/enUS/Products/Systems/TDC3000/default.htm

Invensys: • I/A Series® system / Foxboro A²™ automation system www.foxboro.com/iaseries

• Siemens-Moore: APACS www.sea.siemens.com/process/default.html

• Yokogawa: Centum V / XL / Cs 1000 R3 / Cs 3000 R3 www.yokogawa.com