روش محاسبه تعداد نقاط I/O در سیستم DCS

Thread Content

الهام گرفتن از علم*. تعداد نقاط سیستم کنترل DCS معمولاً توسط موسسات طراحی ارائه می‌شود؛ این تعداد، مجموع نقاط I/O مربوط به بخش ابزارهای اندازه‌گیری، نقاط I/O مربوط به بخش الکتریکی، و همچنین نقاط ارتباطی سیستم DCS با سایر سیستم‌ها است. شمارش دقیق تعداد نقاط ورودی/خروجی الکتریکی و ابزارهای اندازه‌گیری، می‌تواند از بروز مشکلات ناشی از عدم هماهنگی در بین بخش‌های مربوط به الکتریسیته و ابزارهای اندازه‌گیری جلوگیری کند. همچنین، شمارش دقیق تعداد نقاط DCS، می‌تواند به واحدهای استفاده‌کننده کمک کند تا در انتخاب برند سیستم DCS و هزینه آن تصمیم‌گیری مناسبی انجام دهند. سیستم‌های DCS معمولاً شامل موارد کنترل خودکاری مانند اندازه‌گیری حرارتی، کنترل مقادیر انالوگ، کنترل توالی‌مند و کنترل منطقی هستند. تعداد نقاط سیستم DCS بر اساس پنج مورد از جمله تعداد نقاط ورودی انالوگ AI، تعداد نقاط خروجی انالوگ AO، تعداد نقاط ورودی دیجیتال DI، تعداد نقاط خروجی دیجیتال DO و تعداد نقاط ارتباطی DCS با سایر سیستم‌ها محاسبه می‌شود. در ادامه روش‌های محاسبه تعداد نقاط سیستم DCS در رشته‌های ابزاردقیق و الکتریکی توضیح داده شده است: ۱. چگونه تعداد نقاط ورودی AI در سیستم DCS محاسبه می‌شود؟ AI به سیگنال‌های ورودی انالوگی که وارد سیستم DCS یا PLC می‌شوند، اشاره دارد. سیگنال‌های ورودی AI سیستم DCS که می‌توان آن‌ها را مستقیماً از محل عملیات وارد کرد، شامل الکتروترموکپل‌ها (الکتروترموکپل‌های با معیارهای J، K، T، N، E، R، S و B)، سیگنال‌های مقاومت حرارتی (با معیارهای Cu50، Cu100، Pt100 و Pt50)، سیگنال‌های جریان استاندارد (4-20mA، 0-20mA)، سیگنال‌های ولتاژ استاندارد (1-5V، 0-5V و 0-10V) و سیگنال‌های پالسی هستند ； در صورت نیاز به ارسال سیگنال‌های دیگر به سیستم DCS، باید از تجهیزات تبدیل سیگنال مانند جداکننده‌های سیگنال، ترانسمیترهای جریان و ترانسمیترهای ولتاژ برای تبدیل آن سیگنال‌ها به مقادیر ۴-۲۰ میلی‌آمپر یا ۱-۵ ولت استفاده کرد، تا سپس به سیستم DCS ارسال شوند. (۱) آمار تعداد نقاط ورودی AI برای الکتروترموکپل‌ها: هر الکتروترموکپل مونتاژشده یا الکتروترموکپل زره‌دار، به عنوان ۱ نقطه AI در نظر گرفته می‌شود ； دماسنج‌های ترموالکتریکی دو مداری یا دماسنج‌های ترموالکتریکی زرهی دو مداری، نیاز دارند که دمای دو سنسور مربوط به یک نقطه اندازه‌گیری در سیستم DCS، به عنوان ۲ نقطه AI محاسبه شود؛ در حالی که اگر فقط دمای یک سنسور از آن نقطه نمایش داده شود، آن در ۱ نقطه AI محاسبه خواهد شد ； الکترومترهای حرارتی تک‌نقطه‌ای چندگانه یا چندنقطه‌ای، معمولاً برای اندازه‌گیری دمای نقاط مختلف یک نقطه اندازه‌گیری استفاده می‌شوند؛ تعداد نقاط اندازه‌گیری الکترومتر حرارتی، تعداد ورودی‌های AI آن را تعیین می‌کند. (۲) آمار تعداد نقاط ورودی رزیستور حرارتی AI: روش آمارگیری تعداد نقاط ورودی رزیستور حرارتی AI، مشابه روش آمارگیری تعداد نقاط ورودی الکتروترموکوپل AI است. (۳) آمار نقاط ورودی جریان و ولتاژ استاندارد AI: برای هر سیگنال ۴-۲۰ میلی‌آمپر، ۰-۲ میلی‌آمپر، ۰-۵ ولت، ۱-۵ ولت یا ۰-۱۰ ولت که به سیستم DCS ارسال می‌شود، یک نقطه AI محاسبه می‌گردد؛ در عین حال، محدوده دامنه مربوط به آن سیگنال ورودی نیز ثبت می‌شود. فرستنده‌های سیستم دوخطه (از جمله فرستنده‌های دما، فشار، سطح مایع و جریان) به دلیل نیاز به تغذیه با ولتاژ DC24V، بهتر است تعداد نقاط AI آن‌ها به صورت جداگانه ثبت شود تا اتصالات سیستم DCS به راحتی انجام شود. توضیح ویژه: دستگاه‌های اندازه‌گیری موجود در محل، مانند فشارسنج‌ها، دماسنج‌های دوفلزی، شیرآلات جریان شیشه‌ای و غیره، در محاسبه تعداد نقاط سیستم DCS لحاظ نمی‌شوند. ۲. چگونه تعداد نقاط خروجی AO در سیستم DCS محاسبه می‌شود؟ AO به سیگنال‌های خروجی آنالوگی اشاره دارد که توسط سیستم DCS یا PLC برای کنترل دستگاه‌های عملیاتی در محیط ارسال می‌شوند. خروجی‌های AO معمولاً در پنج نوع ۴-۲۰mA، ۰-۲۰mA، ۰-۵V، ۱-۵V و ۰-۱۰V وجود دارند؛ ۴-۲۰mA رایج‌ترین نوع خروجی AO در سیستم‌های DCS است. خروجی‌های AO معمولاً به دستگاه‌هایی مانند اجرای‌کننده‌های الکتریکی، اجرای‌کننده‌های پنوماتیکی، تغییردهنده‌های فرکانس، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ و ماژول‌های کنترل صنعتی متصل می‌شوند. معمولاً هر دستگاه تحت کنترل، متناظر با یک خروجی AO است و تعداد نقاط خروجی AO برابر با تعداد دستگاه‌های تحت کنترل است. ۳. چگونه تعداد نقاط ورودی DI در سیستم DCS محاسبه می‌شود؟ DI به سیگنال‌های ورودی دیجیتالی که وارد سیستم DCS یا PLC می‌شوند، اطلاق می‌گردد. ورودی‌های DI باید از نوع کانکتورهای غیرفعال، یا سیگنال‌های با سطح الکتریکی TTL یا CMOS باشند. پس از ورود DI به سیستم DCS یا PLC، معمولاً از ولتاژهای DC24V یا DC48V برای بررسی آن‌ها استفاده می‌شود. ورودی‌های DI مربوط به رشته ابزارهای اندازه‌گیری، معمولاً از کانکتورهای هشداردهنده ابزارهایی مانند فشارسنج‌های الکتریکی، دماسنج‌های دوفلزی الکتریکی، سنج‌های سطح آب الکتریکی، کلیدهای سطح مایع، کلیدهای جریان، دستگاه‌های تشخیص شعله و غیره دریافت می‌شوند؛ هر کانکتور هشداردهنده که به سیستم DCS متصل شود، به عنوان یک ورودی DI محسوب می‌گردد. محاسبه امتیازات DI در رشته الکترونیک نسبتاً پیچیده است و در ادامه مقاله به طور جداگانه به آن پرداخته شده است. ۴. چگونه تعداد نقاط خروجی DO در سیستم DCS محاسبه می‌شود؟ DO به سیگنال‌های خروجی دیجیتالی اشاره دارد که توسط سیستم DCS یا PLC برای کنترل دستگاه‌های موجود در محیط ارسال می‌شوند؛ این سیگنال‌ها معمولاً از طریق رله‌های واسطه به دستگاه‌هایی با ولتاژهای مختلف منتقل می‌شوند. خروجی DO در رشته ابزارهای اندازه‌گیری، معمولاً برای کنترل چراغ‌های نشانگر خارجی، شیرهای الکترومغناطیسی، سیستم‌های هشدار صوتی و نوری، سیستم‌های کنترل الکتریکی و اجزای اجرایی الکتریکی چنددور، کانتاکتورها و سایر تجهیزات استفاده می‌شود. سیستم DCS، تعداد نقاط خروجی DO مورد نیاز برای کنترل دستگاه‌های مختلف را متفاوت تنظیم می‌کند. در ادامه، تعداد نقاط ورودی/خروجی برای اشیاء تحت کنترل رایج آورده شده است: (۱) اجرای‌کننده‌های الکتریکی نوع کلیدی: برای بازگشت اطلاعات موقعیت دریچه، از سیگنال ۴-۲۰mA برای محاسبه یک نقطه ورودی AI استفاده می‌شود؛ برای کنترل حرکت دریچه به سمت جلو/عقب، ۲ نقطه خروجی DO لازم است؛ برای سیگنال‌های مربوط به باز شدن کامل/بسته شدن کامل دریچه، ۲ نقطه ورودی DI مورد نیاز است؛ همچنین برای سیگنال‌های مربوط به گشتاور بیش از حد هنگام باز/بسته شدن دریچه، نیز ۲ نقطه ورودی DI لازم است. (۲) اجرای‌کننده الکتریکی چندگردشی نوع کلیدی (منبع تغذیه AC380V): برای هر اجرای‌کننده، بازخورد موقعیت دریچه منجر به محاسبه ۱ نقطه ورودی AI (در صورت عدم وجود سیگنال بازخورد، این نقطه AI محاسبه نمی‌شود)؛ کنترل حرکت دریچه به سمت جلو/عقب منجر به محاسبه ۲ نقطه خروجی DO می‌شود؛ وضعیت باز بودن/بسته بودن کامل دریچه (سوئیچ محدودکننده) منجر به محاسبه ۲ نقطه ورودی DI می‌شود؛ همچنین، سیگنال‌های مربوط به بیش‌فشار در هنگام باز شدن/بسته شدن دریچه منجر به محاسبه ۲ نقطه ورودی DI می‌شوند. (۳) اجرای‌کننده الکتریکی تنظیمی: برای هر اجرای‌کننده، بازخورد موقعیت دریچه منجر به ۱ نقطه ورودی AI می‌شود؛ سیگنال کنترل دریچه نیز منجر به ۱ نقطه خروجی AO می‌گردد. همچنین، سیگنال هشدار خرابی اجرای‌کننده نیز منجر به ۱ نقطه ورودی AI می‌شود (هشدار خرابی معمولاً در اجرای‌کننده‌های الکتریکی هوشمند دیده می‌شود؛ در صورت عدم وجود این سیگنال، نقطه AI محاسبه نمی‌شود).

(۴) اجرای‌کننده الکتریکی چنددورانه تنظیمی: برای هر اجرای‌کننده، بازخورد موقعیت دریچه منجر به ۱ نقطه ورودی AI می‌شود؛ سیگنال کنترل ۴-۲۰mA اجرای‌کننده نیز منجر به ۱ نقطه خروجی AO می‌گردد. همچنین، سیگنال کنترل اضطراری ESD منجر به ۱ نقطه خروجی DO می‌شود (سیگنال کنترل اضطراری ESD معمولاً در اجرای‌کننده‌های الکتریکی چنددورانه هوشمند دیده می‌شود؛ در صورت عدم وجود این قابلیت، نقطه DO محاسبه نمی‌شود). سیگنال‌های هشدار گشتاور بیش از حد هنگام باز شدن/بسته شدن دریچه نیز منجر به ۲ نقطه ورودی DI می‌شوند. (۵) درون‌ساز فرکانس: برای هر درون‌ساز فرکانس، محاسبه بازخورد فرکانس منجر به ایجاد ۱ نقطه ورودی AI می‌شود؛ محاسبه سیگنال تعیین فرکانس نیز منجر به ایجاد ۱ نقطه خروجی AO می‌گردد. دستورات راه‌اندازی/خاموش کردن نیز منجر به ایجاد ۱ نقطه خروجی DO می‌شوند. همچنین، هشدارهای مربوط به خرابی درون‌ساز فرکانس منجر به ایجاد ۱ نقطه ورودی DI می‌شود؛ ریست کردن خرابی‌ها نیز منجر به ایجاد ۱ نقطه خروجی DO می‌گردد. وضعیت کاری درون‌ساز فرکانس نیز منجر به ایجاد ۱ نقطه ورودی DI می‌شود. اگر درون‌ساز فرکانس و روش ارتباطی آن به سیستم DCS متصل شود، تنها نیاز به محاسبه یک نقطه ارتباطی وجود دارد و نیازی به محاسبه نقاط دیگر نیست. (۶) در صورتی که سیستم DCS دارای والوهای الکترومغناطیسی، چراغ‌های نشانگر، کانتاکتورها و سایر تجهیزات متصل به خود باشد، برای هر تجهیزه یک خروجی DO محاسبه می‌شود (در صورتی که چندین تجهیزات از یک سیگنال کنترلی مشترک استفاده کنند، معمولاً این کار از طریق افزایش تعداد کانتاکت‌های رله‌های واسطه انجام می‌شود و تنها نیاز به محاسبه یک خروجی DO وجود دارد). ۵. چگونه در رشته الکترونیک، تعداد نقاط سیستم DCS محاسبه می‌شود؟ (۱) تعداد نقاط سیستم DCS در کنترل‌های الکتریکی معمولی: ساده‌ترین مدار کنترل موتور، به ۲ نقطه ورودی DI و ۱ نقطه خروجی DO نیاز دارد. وضعیت کاری هر مدار (از طریق تماس‌های کمکی کنتاکتور) منجر به ایجاد یک ورودی DI می‌شود؛ سیگنال‌های کنترل راه‌اندازی/خاموش کردن (متصل به سیم‌پیچ کنتاکتور) نیز منجر به ایجاد یک خروجی DO می‌شوند؛ سیگنال‌های خرابی (از طریق رله‌های حرارتی یا سیگنال‌های بیش‌باری محافظ موتور) نیز منجر به ایجاد یک ورودی DI می‌شوند. در مدار موتور، در صورت نیاز به نمایش جریان و کنترل محلی/راه دور، علاوه بر محاسبه ۲ ورودی DI و ۱ خروجی DO، تعداد نقاط ورودی AI برای سیگنال جریان (که از ترانسمیتر جریان دریافت می‌شود) بین ۰ تا ۳ نقطه خواهد بود (موتورهای کم‌توان معمولاً نیازی به نظارت بر جریان ندارند؛ بنابراین این تعداد نقطه ورودی AI محاسبه نمی‌شود) ； در موتورهای سه‌فاز با توان بالا، تعداد فازهای جریانی که باید به DCS ارسال شود، تعداد نقاط ورودی AI را تعیین می‌کند؛ لازم است که هر سیگنال جریان ۰-۵ آمپر از طریق ترانسمیتر جریان به سیگنال ۴-۲۰ میلی‌آمپر تبدیل شده و به DCS ارسال گردد (حداکثر ۳ نقطه) ； اگر موتور نیاز به کنترل از چندین مکان داشته باشد، برای انتخاب محل کنترل، یک ورودی DI محاسبه می‌شود. برای درک بهتر، تصویر زیر نمونه‌ای از نمودار ساختار کنترل الکتریکی دستگاه GGD، جعبه کنترل محلی و سیستم DCS است: http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301804382744.jpg توضیح عملکرد مدارهای کنترلی مربوط به موتور: دکمه‌های توقف موجود روی کابینت الکتریکی و جعبه کنترل محلی، می‌توانند موتور را در هر وضعیتی متوقف کنند ； کلید انتخاب محل کنترل، گزینه‌های «کنترل از داخل کابین»، «کنترل در محل» و «کنترل DCS» را فراهم می‌کند؛ دکمه راه‌اندازی موجود در محل مربوط به کلید انتخاب، موتور را راه‌اندازی می‌کند ； هنگامی که کلید انتخاب روی «کنترل DCS» است، عملیات راه‌اندازی/خاموش کردن موتور تنها بر روی سیستم DCS امکان‌پذیر است. توضیحات اجزای الکتریکی: در نقشه مفهومی فاز دوم، ۱SS دکمه توقف روی کابین الکتریکی و ۱SS1 دکمه توقف روی جعبه کنترل محلی است ； ۱SB دکمه راه‌اندازی روی کابین الکتریکی است، ۱SB1 دکمه راه‌اندازی روی جعبه کنترل محلی است ； DO: کانکتور خروجی کنترل راه‌اندازی/خاموش کردن سیستم DCS ； ۱HR5 چراغ نشانگر منبع تغذیه است ； ۱HR چراغ نشانگر کارکرد روی کابینت الکتریکی است و ۱HR1 چراغ نشانگر کارکرد روی جعبه کنترل محلی می‌باشد ； ۱HG چراغ توقف روی کابینت الکتریکی است و ۱HR1 چراغ توقف روی جعبه کنترل محلی است ； ۱KK یک کلید تغییر وضعیت عملیاتی است ； ۱KH یک رله حرارتی است ； ۱ کیلومتر برای کانتاکتور است ； ۱KA یک رله واسطه است ； ۱FU، خرابک مدار فرعی است. (۲) تعداد نقاط سیستم DCS برای کنترل الکتریکی راه‌اندازی با کاهش ولتاژ: سیگنال حالت کار موتور در ولتاژ کامل در هر مدار راه‌اندازی با کاهش ولتاژ (از کانکتور کمکی ۱KM1)، منجر به ایجاد یک نقطه ورودی DI می‌شود؛ سیگنال کنترل راه‌اندازی/خاموش شدن DCS (متصل به سیم‌پیچ کانکتور)، منجر به ایجاد یک نقطه خروجی DO می‌شود؛ سیگنال خرابی الکتریکی (از رله حرارتی یا سیگنال بارزیاد محافظ موتور)، منجر به ایجاد یک نقطه ورودی DI می‌شود؛ سیگنال جریان موتور (از ترانسمیتر جریان سه‌فاز)، منجر به ایجاد ۳ نقطه ورودی AI می‌شود (برای ترانسمیترهای جریان فازهای A، B و C موتور) ； در صورتی که موتور نیاز به کنترل از چندین مکان داشته باشد، وضعیت کلید انتخاب محل کنترل (در صورت انتخاب سیستم DCS برای کنترل)، یک ورودی DI را محاسبه می‌کند. برای درک بهتر، تصویر زیر نمودار مفهومی کنترل مدار فرعی راه‌اندازی با کاهش ولتاژ برای کابین‌های الکتریکی GGD، جعبه‌های کنترل محلی و سیستم DCS را نشان می‌دهد:
http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301805373111.jpg

(۳) تعداد نقاط کنترلی سیستم DCS تحت کنترل اینورتر:
هر سیگنال وضعیت کاری اینورتر (که از تماس‌های رله میانی دریافت می‌شود)، ۱ نقطه ورودی DI را تشکیل می‌دهد؛ سیگنال‌های کنترل راه‌اندازی/خاموش شدن سیستم DCS (که به سیم‌پیچ رله میانی متصل هستند)، ۱ نقطه خروجی DO را ایجاد می‌کنند؛ سیگنال‌های خرابی اینورتر (که از خود اینورتر می‌آیند)، ۱ نقطه ورودی DI را تشکیل می‌دهند؛ سیگنال‌های ریست خرابی نیز ۱ نقطه خروجی DO را ایجاد می‌کنند؛ همچنین، سیگنال‌های بازخورد فرکانس اینورتر، ۱ نقطه ورودی AI را تشکیل می‌دهند ； سیگنال تعیین فرکانس متغیر، خروجی AO را برای یک نقطه محاسبه می‌کند. (۴) تعداد نقاط سیستم DCS برای کنترل حرکت موتور به جهت رو به جلو و عقب: وضعیت کار موتور در جهت رو به جلو/عقب (از طریق تماس‌های کمکی کانتاکتور)، ۲ نقطه ورودی D1؛ سیگنال‌های خرابی در حرکت رو به جلو/عقب (از طریق رله حرارتی)، ۲ نقطه ورودی DI؛ کنترل حرکت موتور به جهت رو به جلو/عقب (متصل به سیم‌پیچ کانتاکتور)، ۲ نقطه خروجی DO؛ سیگنال بازخورد جریان موتور، حداکثر ۳ نقطه ورودی AI (در صورت عدم وجود بازخورد جریان، این نقاط محاسبه نمی‌شوند). (۵) سیستم DCS دارای قابلیت‌های مشابه PLC است؛ کنترل منطقی پیچیده بر اساس الزامات پروژه واقعی، تعداد نقاط I/O سیستم DCS محاسبه می‌شود (روش محاسبه مشابه روش محاسبه تعداد نقاط PLC است) و در اینجا به ذکر جزئیات آن پرداخته نمی‌شود. با استفاده از روش محاسبه تعداد نقاط سیستم DCS ذکر شده، می‌توان به سرعت تعداد دقیق نقاط سخت‌افزاری مورد نیاز برای سیستم DCS را مشخص کرد. در پیکربندی واقعی سیستم DCS، باید به ظرفیت اضافی آن نیز توجه کرد؛ معمولاً ۲۰ درصد ظرفیت اضافی بر تعداد نقاط I/O مورد نیاز کاربر اضافه می‌شود.