Sobre o método de estatística de pontos DCS

Os sinais que um dispositivo possui dependem dos sinais que você precisa monitorar. Por exemplo, um inversor de frequência, dependendo das necessidades, pode utilizar apenas um AI para receber o feedback de frequência, ou pode-se adicionar outro AI, como por exemplo, para o feedback de corrente. Isso varia de acordo com as necessidades reais, o controle de custos e os padrões de design*. Aproveitando, gostaria de perguntar a todos: como se calcula o chamado saldo de pontos? É “pontos restantes/total de pontos” ou “pontos restantes/pontos já utilizados”?

A redundância é de aproximadamente 30% em relação ao número total de pontos. Em processos de alto risco, parece que o SIS funciona sempre em proporção de 1:1

Os DCS geralmente possuem função de exportação integrada; é possível fazer a exportação diretamente, ou então procurar um engenheiro do fabricante para fazer isso. Alguns fabricantes dispõem de softwares internos para esse fim, todos eles utilizados para fins de supervisão

Recomenda-se deixar uma margem de 15% a 20% para cada módulo; os canais restantes no módulo devem ser destinados como pontos de reserva

Por exemplo, se um módulo tem 8 pontos e são utilizados 6 pontos, qual é o percentual restante? Será 33,3% ou 25%?

Por exemplo, se um módulo tem 8 pontos e são utilizados 6 pontos, qual é o percentual restante? Será 33,3% ou 25%? A margem de redundância não é calculada dessa maneira. Um sistema de controle costuma ter centenas ou milhares de módulos; para se obter uma margem de redundância precisa, é necessário calcular com base no número total de módulos, o que permite chegar a um valor aproximado de 15% a 20% de redundância.

Isso, claro, eu sei. É só dar um exemplo: se eu tiver apenas 8 pontos e usar 6 deles, como se calcula?

Com 6 como base, usando 6 de reserva, a redundância é de 33,3%.

A estatística dos pontos do DCS deve ser feita separadamente, de acordo com os diferentes tipos de sinais de entrada e saída

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 preciso de pontos DCS permite que as unidades utilizadoras tomem decisões sobre a marca do sistema DCS e seu custo. Os sistemas DCS geralmente envolvem elementos de controle automático como detecção térmica, controle analógico, controle sequencial e controle lógico. O número de pontos de 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 Changhui Instruments apresenta aqui os métodos para calcular o número de pontos nos sistemas DCS, tanto para profissionais da área de instrumentação quanto para aqueles da área elétrica: yunrun.com.cn/product/358.html 1. Como calcular o número de pontos de entrada AI em um 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. ①Estatística do número de pontos de entrada AI para termopares: um termopar montado individualmente ou um termopar revestido é considerado 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. Quantos pontos de medição houver no termopar, tantas entradas AI serão geradas. ②Estatísticas do número de pontos de entrada AI para resistências térmicas: O método de estatística do número de pontos de entrada AI para resistências térmicas é o mesmo que o método utilizado para termopares. ③Estatísticas dos pontos de entrada AI de corrente e tensão padrão: para cada sinal de 4-20mA, 0-2mA, 0-5V, 1-5V ou 0-10V enviado ao sistema DCS, é calculado um ponto AI, sendo também registrado o intervalo de faixa 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 integração e o conexão no 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 do 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 tipo 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 PLC, essas entradas DI são normalmente conectadas a uma tensão de referência de 24V DC ou 48V DC. As entradas DI da área de instrumentação geralmente vêm dos contatos de alarme de instrumentos como manômetros com contato elétrico, termômetros bimetálicos com contato elétrico, medidores de nível com contato elétrico, interruptores de nível, interruptores de vazão, detectores de chama, entre outros. Cada um desses contatos de alarme, quando conectado ao sistema DCS, é considerado como uma entrada DI. O cálculo dos pontos DI para a área elétrica é bastante complexo, e isso será explicado em detalhes mais adiante no artigo. 4. Como calcular o número de pontos de saída DO no sistema DCS? DO refere-se aos sinais de saída de tipo digital emitidos pelo sistema DCS ou pelo PLC para controlar equipamentos locais. Geralmente, esses sinais são transmitidos por meio de relés intermediários, para que possam ser conectados a outros equipamentos elétricos com diferentes níveis de tensão. A saída DO especializada em instrumentação é frequentemente utilizada para controlar dispositivos externos como luzes indicadoras, 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 indicados 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 (valor de 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 durante a abertura ou fechamento da válvula também geram 2 pontos de entrada DI. ②Atuador elétrico de múltiplas rotações com interruptor (alimentação AC380V): Cada atuador fornece um sinal de feedback da posição da válvula, no formato 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 (usando interruptores de limite) gera 2 pontos de entrada DI. Os sinais relacionados a falhas de torque excessivo durante a abertura ou fechamento da válvula também geram 2 pontos de entrada DI. ③Atuadores 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 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 excessivo durante a abertura ou fechamento da válvula geram 2 pontos de entrada DI. ⑤Inversor de frequência: Cada inversor de frequência gera 1 ponto de entrada AI para o cálculo da frequência de feedback; 1 ponto de saída AO para o cálculo do sinal de definição de frequência; 1 ponto de saída DO para as instruções de partida/parada; 1 ponto de entrada DI para os alarmes de falha no inversor; 1 ponto de saída DO para a redefinição em caso de falha; e 1 ponto de entrada DI para o status de operação do inversor. 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. ⑥Como no sistema DCS existem válvulas eletromagnéticas, luzes indicadoras, contatos e outros dispositivos conectados a ele, cada dispositivo gera 1 ponto de saída DO. Se vários dispositivos compartilham 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 operação do circuito (vindo dos contatos auxiliares do contatores) gera 1 ponto de entrada DI; o sinal de partida/parada (ligado à 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 (vindo 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, deve-se calcular o número de pontos de entrada AI necessários para exibir as correntes em DCS, de acordo com o número de fases. Cada sinal de corrente de 0-5A precisa ser convertido, por meio de um transmissor de corrente, em um sinal de 4-20mA para 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, a figura abaixo é um exemplo do diagrama de controle elétrico secundário que envolve o gabinete elétrico GGD, a caixa de operação no local e o sistema DCS: http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301804382744.jpg Função do circuito de controle secundário do motor: Os botões de parada localizados no gabinete elétrico e na caixa 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. ②Número de pontos do sistema DCS de controle elétrico para partida com redução de tensão: Para cada circuito de partida com redução de tensão, o sinal de operação em tensão total do motor é calculado como 1 ponto de entrada DI (vindo dos contatos auxiliares do contato principal 1KM1). 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) também são considerados como 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 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 envolve o gabinete elétrico GGD, a caixa de operação no local e o sistema DCS. http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301805373111.jpg ③ Número de pontos controlados pelo sistema DCS com variador de frequência: Cada sinal de estado de funcionamento do variador 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 variador de frequência (vindos do próprio variador) também geram 1 ponto de entrada DI. Já os sinais de redefinição em caso de falha geram 1 ponto de saída DO. Por fim, os sinais de feedback da frequência do variador de frequência geram 1 ponto de entrada AI ； O sinal de definição da frequência de variação calcula um ponto de saída AO. ④Número de pontos do sistema DCS para controle de 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 contatores) – 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). ⑤O 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 esse processo aqui. Por meio do método de cálculo dos pontos do sistema DCS acima, é possível determinar rapidamente o número real de componentes hardware necessários para o sistema DCS. A configuração real do sistema DCS também precisa levar em consideração a redundância, sendo que, geralmente, adiciona-se 20% de redundância com base no número real de pontos I/O necessários pelo usuário.