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• Oscar Hernandez

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SISTEMAS DE CONTROL DISTRIBUIDO/SUPERVISORIO/DIGITAL DIRECTO

JOSAFAT CALVA AGUILAR JOSUE LEL ISMAN CALVO RODRIGUEZ 5MC-G3

Contenido INTRDODUCCION...............................................................................................................................1 EL CONTROL DIGITAL DIRECTO................................................................................................3 SISTEMAS DE CONTROL SUPERVISORIO.................................................................................5 CONTROL DISTRIBUIDO...............................................................................................................7

INTRDODUCCION Un sistema de control automático es una interconexión de elementos que forman una confi guración denominada sistema, de tal manera que el arreglo resultante es capaz de contro lar se por sí mismo. Un sistema o componente del sistema susceptible de ser controlado, al cual se le aplica una señal r(t ) a manera de entrada para obtener una respuesta o salida y(t ), puede representarse mediante bloques

EL CONTROL DIGITAL DIRECTO  Es el registro automático de un dispositivo digital, como la computadora. El sistema ddc completó sus obligaciones con la creación del hardware r-tec, el cual fue diseñado por el negociante australiano midac, en los años 1981-1982, en Australia. Este sistema fue instalado en la universidad de melbourne y utiliza una red de comunicaciones en cadena, conectando los edificios del campus a una sala de control del sistema “front-end”, en el sótano del edificio antiguo de geología de la misma. Cada control remoto o unidad de inteligencia satelital (siu) corrió dos microprocesadores z80, mientras que el enorme satélite delantero corrió solo once, en una configuración de procesamiento en paralelo con la memoria paginada. Los microprocesadores z80 fueron diseñados para compartir la carga que pasa por las tareas entre sí a través de la memoria común y la red de comunicaciones. Esta fue la primera implementación exitosa de un sistema de procesamiento distribuido de control digital directo.  Los controladores centrales y los controladores de la unidad en los terminales son programables, es decir, el programa del control digital directo puede ser modificado con requisitos particulares para otros usos previstos.

Las características del programa incluyen: 1-horarios. 2-puntos de ajuste. 3- los controladores. 4- la lógica. 5- temporizadores. 6- registros de tendencia. 7- las alarmas.

SISTEMAS DE CONTROL SUPERVISORIO Conjunto de elementos que conforman una infraestructura de monitoreo, control, y comunicación que, a través, de una herramienta computacional gráfica, permiten interactuar con un sistema físico a distancia, que puede ser en tiempo real o diferido. Beneficios de un sistema de monitoreo y control supervisorio Manejo y Gestión de Alarmas. Adquisición eficaz de datos con los dispositivos de campo. Generación de históricos cuya información se consolida en reportes estadísticos. Control remoto de procesos. Manejo de tareas de supervisión para toma de decisiones. Por su arquitectura abierta, es fácilmente adaptable a nuevas necesidades de monitoreo.

Interfaz Gráfica Pantallas configurables con sistemas de información geográfica satelitales, cartas topográficas, o fotografías aéreas que permiten situar la magnitud del sistema de control supervisorio. Permite la visualización amigable a base de mímicos o diagramas, que permiten observar el proceso activo y estado operativo de la estación de bombeo, pozo, tanque o cárcamo.

Características Completamente configurable, permitiendo un manejo sencillo de crecimiento de acuerdo a las necesidades del cliente. Comunicación radio frecuencia de espectro disperso. Comunicación GPRS celular (según dificultad del terreno). Monitoreo del sistema vía Web. Mínimo COSTO de integración y mantenimiento. Inmediata detección de problemas y planes efectivos de acciones correctivas. Vista panorámica sobre la operación de los diferentes tipos de estaciones: pozos, cárcamos, células, válvulas, nodos, tanques, etc. Interface de usuario completamente amigable en un ambiente gráfico.

Administración efectiva de la información, contando con una base de datos relacional para compartir datos con otros sistemas. Mayor eficiencia y confiabilidad operativa.

CONTROL DISTRIBUIDO 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 un curso de Sistemas de Control Distribuido DCS". Asi que no los canso mas con palabreos, empecemos.   Aunque no hemos escrito un curso respecto a un concepto un poco antiguo llamado DDC (Direct Digital Control), los DCS se impusieron a esto y revolucionaron el concepto de control. El control digital directo (DDC) durante esa época sufría de un problema sustancial: EL POTENCIAL peligro de que exista una falla en un único computador digital que controlaba o ejecutaba MULTIPLES lazos de control PID, funciones que nunca debía detenerse. El control digital traje muchas ventajas, pero no valía la pena si existía el riesgo de que la operación de detuviera completamente (o fallara catastróficamente) seguido de un falla en el hardware o software en una única computadora.   Los controles distribuidos están destinados a solucionar esta preocupación teniendo múltiples computadores, cada una responsable de un grupo de lazos PID, distribuidos por las instalaciones y enlazados para compartir información entre ellas y con las consolas de operación. Ahora ya no había la preocupación de tener todos los lazos en un solo computador. La distribución de los computadores o controladores también ordeno el cableado de señales, dado que ahora cientos o miles de cables de instrumentos solo tienen que llegar hasta los nodos distribuidos, y no todo el camino hasta llegar la sala de control centralizada. Solo los cables de la red tenían que está enlazando a los controladores, representando una drástica reducción de cablead necesario. Además, el control distribuido introdujo el concepto de REDUNDANCIA en los sistemas de control industrial: donde la adquisición de señales digitales y las unidades de procesamiento estaban equipadas con un "spare" o "repuesto"

para que automáticamente tomen el control de todas las funciones críticas en caso de ocurra una falla primaria.   En la siguiente figuro se muestra una arquitectura típica de un Sistema de Control Distribuido (DCS):  

  Cada rack contiene un procesador para implementar todas las funciones de control necesarias, con tarjetas individuales de entrada y salida (I/O) para convertir las señales de analógicas a digitales o vice-versa. La redundancia de procesadores, redundancia de cables de red, e incluso redundancia de tarjetas I/O es implementada para prevenir la falla en algún componente. Los procesadores de los DCS son usualmente programados para realizar una rutina de auto-revisión en sus componentes redundantes del sistema para asegurar la disponibilidad de los equipos spare en caso de alguna falla.   Si incluso hubiera una talla total en uno de los racks de control, solo los lazos PID de este único rack serán afectados, ningún otro lazo del sistema. Por otro lado, si los cables de red fallan, solo el flujo de información entre estos dos puntos se dañaría, el resto del sistema continua comunicando la información

normalmente. Por lo tanto, una de las "leyes" o características clave de un DCS es su tolerancia a fallas serias: sin importar la falla de hardware o software el impacto en el control del proceso es minimizado por el diseño.   Algunos sistemas de control distribuido modernos a esta fecha (2011) son:   - ABB : 800xA - Emerson: DeltaV y Ovation - Invensys Foxboro: I/A Series e InFusion - Honeywell: Experion PKS - Yokogawa: CENTUM VP y CENTUM CS