Aprenda facilmente o método de cálculo de pontos no sistema DCS

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O número de pontos do sistema DCS é geralmente fornecido pelas empresas de projeto. Esse número representa a soma dos pontos de I/O da área de instrumentação, dos pontos de I/O da área elétrica, além dos pontos de comunicação entre o sistema DCS e outros sistemas. Uma contagem precisa do número de pontos de I/O elétricos e de instrumentação evita problemas de falta de coordenação entre os profissionais responsáveis por essas áreas. Além disso, um número exato de pontos DCS permite que as unidades utilizadoras tomem decisões sobre a marca do sistema DCS e seu custo. Os sistemas DCS geralmente envolvem controle automático, como detecção térmica, controle analógico, controle sequencial e controle lógico. O número de pontos em um sistema DCS é determinado com base em cinco fatores: o número de pontos de entrada analógica AI, o número de pontos de saída analógica AO, o número de pontos de entrada digital DI, o número de pontos de saída digital DO, e o número de pontos de comunicação entre o DCS e outros sistemas. A seguir, são apresentados os métodos de cálculo do número de pontos nos sistemas DCS para as áreas de instrumentação e elétrica: 1. Como calcular o número de pontos de entrada AI no sistema DCS? AI refere-se aos sinais de entrada analógicos que chegam ao sistema DCS ou ao PLC. Os sinais de entrada para o sistema DCS que podem ser inseridos diretamente no local são: termopares (termopares das classes J, K, T, N, E, R, S e B), sinais de resistência térmica (classes Cu50, Cu100, Pt100 e Pt50), sinais de corrente padrão (4-20mA, 0-20mA), sinais de tensão padrão (1-5V, 0-5V e 0-10V) e sinais de pulso ； Para que outros tipos de sinais sejam enviados ao sistema DCS, é necessário usar dispositivos de conversão de sinal, como isoladores de sinal, transmissores de corrente e transmissores de tensão, a fim de converter esses sinais em valores entre 4-20mA ou 1-5V, antes de enviá-los ao sistema DCS. (1) Estatística do número de pontos de entrada AI para termopares: Um termopar montável individual ou um termopar blindado individual são considerados como 1 ponto AI ； Os termopares montados em par ou os termopares blindados em par precisam que as temperaturas dos dois sensores do mesmo ponto de medição sejam exibidas no sistema DCS como 2 pontos AI. Já, se for exibida apenas a temperatura desse ponto de medição, ela é considerada como 1 ponto AI ； Termopares de um ou vários pontos são frequentemente utilizados para monitorar a temperatura em diferentes locais do mesmo ponto de medição. Quanto mais pontos de medição houver no termopar, mais entradas AI serão geradas. (2) Estatística do número de pontos de entrada para resistências térmicas AI: O método de estatística do número de pontos de entrada para resistências térmicas AI é o mesmo que o método utilizado para termopares AI. (3) Estatísticas dos pontos de entrada de corrente e tensão padrão AI: Para cada sinal de 4-20mA, 0-2mA, 0-5V, 1-5V ou 0-10V que é enviado ao sistema DCS, é calculado um ponto AI. Ao mesmo tempo, é determinado o intervalo de medição correspondente a esse sinal de entrada. Transmissores de dois fios (incluindo transmissores de temperatura, pressão, nível de líquido, vazão, etc.), por envolverem alimentação de DC24V, é melhor contar separadamente o número de pontos AI, para facilitar a conexão na integração do sistema DCS. Observação especial: Os instrumentos de medição presentes no local, como manômetros, termômetros bimetálicos e medidores de vazão de rotores de vidro, não são incluídos no cálculo do número de pontos do sistema DCS. 2. Como calcular o número de pontos de saída AO no sistema DCS? AO refere-se aos sinais de saída analógica emitidos pelo sistema DCS ou pelo PLC para controlar os dispositivos de campo. As saídas AO geralmente têm cinco tipos: 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 1-5V e 0-10V. O formato 4-20mA é o mais utilizado nos sistemas DCS para saídas AO. As saídas AO são normalmente conectadas a atuadores elétricos, atuadores pneumáticos, conversores de frequência, reguladores de energia e módulos de controle industrial. Geralmente, cada dispositivo controlado corresponde a uma saída AO; o número de pontos de saída AO é igual ao número de dispositivos controlados. 3. Como calcular o número de pontos de entrada DI no sistema DCS? DI refere-se aos sinais de entrada digitais que chegam ao sistema DCS ou ao PLC. As entradas DI devem ser contatos passivos, ou sinais em nível TTL ou CMOS. Após chegarem ao sistema DCS ou ao PLC, essas entradas DI geralmente são conectadas a uma tensão de referência de 24V DC ou 48V DC. As entradas DI da área de instrumentação geralmente provêm dos contatos de alarme de instrumentos como manômetros com contato elétrico, termômetros bimetais com contato elétrico, medidores de nível com contato elétrico, interruptores de nível, interruptores de vazão, detectores de chama, entre outros. Cada contato de alarme, quando conectado ao sistema DCS, é considerado como um ponto de entrada DI. 4. Como calcular o número de pontos de saída DO no sistema DCS? DO refere-se aos sinais de saída digital emitidos pelo sistema DCS ou pelo PLC para controlar dispositivos locais. Geralmente, esses sinais são transmitidos por meio de relés intermediários para conectar-se a outros dispositivos elétricos com diferentes níveis de tensão. A saída DO especializada em instrumentação é frequentemente utilizada para controlar dispositivos como luzes indicadoras externas, válvulas eletromagnéticas, alarmes sonoros e luminosos, sistemas de controle elétrico, atuadores elétricos de múltiplas rotações e contatos. O sistema DCS controla diferentes dispositivos, e o número de pontos de saída DO necessários varia de acordo com cada um deles. A seguir, são apresentados os números típicos de pontos I/O para os dispositivos controlados: (1) Atuadores elétricos de tipo interruptor: para cada atuador, a feedback da posição da válvula gera 1 ponto de entrada AI (em formato 4-20mA). O controle do movimento da válvula para frente ou para trás gera 2 pontos de saída DO. Os sinais indicando se a válvula está completamente aberta ou fechada geram 2 pontos de entrada DI. Além disso, os sinais indicando falhas relacionadas ao torque excessivo na abertura ou fechamento da válvula também geram 2 pontos de entrada DI. (2) Atuadores elétricos de múltiplas rotações do tipo comutador (alimentação AC380V): Cada atuador fornece um sinal de feedback da posição da válvula, no valor de 4-20mA, o que corresponde a 1 ponto de entrada AI (se não houver sinal de feedback, esse ponto AI não é considerado). O controle da rotação da válvula para frente ou para trás gera 2 pontos de saída DO. A detecção do momento em que a válvula está completamente aberta ou fechada (por meio de interruptores de limite) gera 2 pontos de entrada DI. Além disso, sinais relacionados a falhas de torque excessivo durante a abertura ou fechamento da válvula também geram 2 pontos de entrada DI. (3) Atuadores elétricos de regulação: para cada atuador, o feedback da posição da válvula gera 1 ponto de entrada AI; o sinal de controle da válvula gera 1 ponto de saída AO. O sinal de alarme de falha do atuador também gera 1 ponto de entrada AI (os sinais de alarme de falha são comuns em atuadores elétricos inteligentes; se não houver tal sinal, não é calculado nenhum ponto AI).

(4) Atuadores elétricos de múltiplas rotações de regulação: para cada atuador, o feedback da posição da válvula gera 1 ponto de entrada AI. O sinal de controle da válvula, no formato 4-20mA, gera 1 ponto de saída AO. O sinal de controle de emergência ESD gera 1 ponto de saída DO (os sinais de controle de emergência ESD são comuns em atuadores elétricos inteligentes de múltiplas rotações; se essa função não estiver disponível, não é calculado nenhum ponto DO). Os sinais de alarme relacionados ao torque de abertura/fechamento geram 2 pontos de entrada DI. (5) Conversor de frequência: Cada conversor de frequência gera 1 ponto de entrada AI para o cálculo da frequência; 1 ponto de saída AO para o sinal de definição da frequência; 1 ponto de saída DO para os comandos de partida/parada; 1 ponto de entrada DI para o alerta de falha no conversor; 1 ponto de saída DO para a redefinição em caso de falha; e 1 ponto de entrada DI para indicar o estado de funcionamento do conversor. Se o conversor de frequência estiver conectado ao sistema DCS por meio de um método de comunicação, é necessário calcular apenas 1 ponto de comunicação; não há necessidade de calcular outros pontos. (6) Se o sistema DCS estiver conectado a válvulas eletromagnéticas, luzes indicadoras, contatos e outros dispositivos, cada dispositivo gera 1 ponto de saída DO. Se vários dispositivos compartilharem o mesmo sinal de controle, isso geralmente é feito por meio da adição de contatos de relé intermediários; nesse caso, é necessário calcular apenas 1 ponto de saída DO. 5. Como calcular o número de pontos do sistema DCS em engenharia elétrica? (1) Número de pontos no sistema DCS para controle elétrico convencional: O circuito de controle de motor mais simples requer 2 pontos de entrada DI e 1 ponto de saída DO. Cada estado de funcionamento do circuito (vindo dos contatos auxiliares do contatores) gera 1 ponto de entrada DI; o sinal de partida/parada (ligado ao bobina do contatores) gera 1 ponto de saída DO; o sinal de falha (vindo do relé térmico ou do sensor de sobrecarga do motor) também gera 1 ponto de entrada DI. Nos circuitos de motores, caso seja necessário exibir a corrente e realizar controle local/remoto, além de calcular 2 entradas DI e 1 saída DO, o sinal de corrente (proveniente do transmissor de corrente) gera de 0 a 3 pontos de entrada AI. Motores de baixa potência geralmente não precisam ter sua corrente monitorada; nesse caso, esses pontos de entrada AI não são calculados ； Para motores trifásicos de alta potência, o número de pontos de entrada AI é igual ao número de fases cuja corrente precisa ser exibida no DCS. É necessário converter cada sinal de corrente de 0-5A em um sinal de 4-20mA por meio de um transmissor de corrente, para que ele possa ser enviado ao DCS. O máximo são 3 pontos ； Se o motor precisar ser controlado em vários locais, um interruptor de seleção do local de controle é necessário para gerar 1 entrada DI. Para facilitar a compreensão, o diagrama abaixo mostra o princípio de controle elétrico secundário para os gabinetes elétricos GGD, as caixas de operação no local e o sistema DCS. Funcionamento do circuito de controle secundário do motor: Os botões de parada localizados nos gabinetes elétricos e nas caixas de operação permitem que o motor pare de funcionar em qualquer condição ； O interruptor de seleção do local de controle permite escolher entre “controle a partir deste painel”, “controle no local” e “controle via DCS”. O botão de partida localizado no mesmo local do interruptor permite acionar o motor ； Quando o interruptor está em “Controle DCS”, as operações de partida/parada do motor só podem ser realizadas no sistema DCS. Descrição dos componentes elétricos: No diagrama de princípio secundário, 1SS é o botão de parada localizado no painel elétrico, e 1SS1 é o botão de parada localizado na caixa de operação no local ； 1SB é o botão de partida no painel elétrico, 1SB1 é o botão de partida na caixa de operação no local ； DO para contatos de saída de controle de partida/parada do sistema DCS ； 1HR5 é o indicador de alimentação ； 1HR é o indicador de funcionamento no painel elétrico, 1HR1 é o indicador de funcionamento na caixa de operação no local ； 1HG é o indicador de parada no painel elétrico, 1HR1 é o indicador de parada na caixa de operação no local ； 1KK é o interruptor de comutação operacional ； 1KH é um relé térmico ； 1KM é o contator ； 1KA é um relé intermediário ； 1FU é o disjuntor do circuito secundário. (2) Número de pontos do sistema DCS para controle elétrico de partida com redução de tensão: Para cada motor no circuito de partida com redução de tensão, o sinal de operação em tensão total (vindo dos contatos auxiliares do contato principal 1KM1) gera 1 ponto de entrada DI. O sinal de controle de partida/parada do DCS (conectado às bobinas dos contatos) gera 1 ponto de saída DO. Os sinais de falha elétrica (vindos dos relés térmicos ou dos sensores de sobrecarga dos motores) geram 1 ponto de entrada DI. Já os sinais de corrente do motor (vindos dos transmissores de corrente trifásica) geram 3 pontos de entrada AI (para as correntes das fases A, B e C do motor) ； Se o motor precisar ser controlado em vários locais, o estado do interruptor de seleção do local de controle (quando se escolhe o controle pelo sistema DCS) é utilizado para calcular 1 ponto de entrada DI. Para facilitar a compreensão de todos, o diagrama abaixo mostra o princípio de funcionamento do circuito de partida com redução de tensão, que é controlado por um quadro elétrico, uma caixa de operação no local e o sistema DCS. (3) Número de pontos no sistema DCS controlado por conversores de frequência: Cada sinal de estado de funcionamento do conversor de frequência (vindo dos contatos do relé intermediário) gera 1 ponto de entrada DI; os sinais de controle de partida/parada do sistema DCS (conectados às bobinas dos relés intermediários) geram 1 ponto de saída DO. Os sinais de falha no conversor de frequência (vindos do próprio conversor) também geram 1 ponto de entrada DI. Já os sinais de reinicialização em caso de falha geram 1 ponto de saída DO. Por fim, os sinais de feedback da frequência do conversor de frequência geram 1 ponto de entrada AI ； O sinal de definição da frequência de variação calcula um ponto de saída AO. (4) Número de pontos do sistema DCS para controle da rotação direta e reversa do motor: Estado de funcionamento em rotação direta/reversa do motor (vindo dos contatos auxiliares do contatores) – 2 pontos de entrada para D1; sinais de falha em rotação direta/reversa (vindos dos relés térmicos) – 2 pontos de entrada para DI; controle de rotação direta/reversa (conectado às bobinas dos contatosres) – 2 pontos de saída para DO. O sinal de feedback da corrente do motor pode gerar até 3 pontos de entrada para AI (esse ponto não é considerado se não houver feedback de corrente). (5) O sistema DCS é compatível com as funções do PLC. O controle lógico complexo é calculado de acordo com as exigências do projeto real; o número de pontos I/O do sistema DCS também é calculado da mesma maneira que no caso do PLC. Não será necessário detalhar isso aqui. Por meio do método de cálculo dos pontos do sistema DCS mencionado acima, é possível determinar rapidamente o número real de componentes hardware necessários para o sistema DCS. A configuração real do sistema DCS também deve levar em consideração a redundância do sistema; geralmente, adiciona-se 20% de redundância com base no número real de pontos I/O necessários pelo usuário. Leituras relacionadas: Princípios de aterramento no sistema DCS, métodos de aterramento. Orientações para a seleção de sistemas de controle distribuído DCS. Documentação técnica | Medidas de manutenção em caso de falhas na seleção e inicialização de sistemas DCS. Princípios básicos dos sistemas de controle DCS. Guia passo a passo para instalar e utilizar instrumentos nos sistemas DCS