Aprenda fácilmente el método de cálculo de puntos en el sistema DCS

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El número de puntos del sistema DCS suele ser proporcionado por el estudio de diseño. Este número representa la suma de los puntos de E/S del área de instrumentación, los puntos de E/S del área eléctrica, y los puntos de comunicación entre el sistema DCS y otros sistemas. Un conteo preciso de los puntos de entrada/salida eléctricos e instrumentales permite evitar problemas de falta de coordinación en el área de electricidad e instrumentación. Un número exacto de puntos DCS sirve como base para que las unidades usuarias tomen decisiones respecto a la marca del sistema DCS y su costo. Los sistemas DCS suelen involucrar elementos de control automático como la detección térmica, el control analógico, el control secuencial y el control lógico. El número de puntos en un sistema DCS se calcula a partir de cinco factores: el número de puntos de entrada analógica AI, el número de puntos de salida analógica AO, el número de puntos de entrada digital DI, el número de puntos de salida digital DO, y el número de puntos de comunicación entre el DCS y otros sistemas. A continuación, se describen los métodos para calcular el número de puntos en los sistemas DCS en los campos de la instrumentación y la electricidad: 1. Cómo calcular el número de puntos de entrada AI en un sistema DCS. AI se refiere a las señales de entrada analógicas que llegan al sistema DCS o al PLC. Las señales de entrada para el sistema DCS que se pueden introducir directamente desde el sitio son: termopares (con escalas J, K, T, N, E, R, S y B), señales de resistencia térmica (con escalas Cu50, Cu100, Pt100 y Pt50), señales de corriente estándar (4-20 mA, 0-20 mA), señales de voltaje estándar (1-5 V, 0-5 V y 0-10 V) y señales de pulso ； Si se desea introducir otras formas de señales en el sistema DCS, es necesario utilizar dispositivos de conversión de señales como aisladores de señales, transmisores de corriente y transmisores de voltaje para convertir dichas señales a 4-20 mA o 1-5 V antes de enviarlas al sistema DCS. (1) Conteo de puntos de entrada AI para termopares: Cada termopar montado por separado o cada termopar reforzado se considera como 1 punto AI ； Los termopares de dos hilos o los termopares blindados de dos hilos requieren que, en el sistema DCS, las temperaturas de los dos sensores del mismo punto de medición se calculen como 2 puntos AI. Solo la temperatura de ese punto de medición se considera como 1 punto AI ； Los termoparos de un solo punto o de múltiples puntos se utilizan con frecuencia para monitorizar la temperatura en diferentes zonas del mismo punto de medición. Cada vez que el termoparo cuenta con varios puntos de medición, se generan tantas entradas AI como puntos de medición haya. (2) Estadísticas de los puntos de entrada AI para resistencias térmicas. El método de estadística para los puntos de entrada AI de las resistencias térmicas es el mismo que el utilizado para los puntos de entrada AI de los termopares. (3) Estadísticas de los puntos de entrada AI para corriente y voltaje estándar: Para cada señal que se envía al sistema DCS en los rangos 4-20 mA, 0-2 mA, 0-5 V, 1-5 V o 0-10 V, se calcula un punto AI. Al mismo tiempo, se registra el rango de valores correspondiente a esa señal de entrada. Los transmisores de dos cables (incluidos los transmisores de temperatura, presión, nivel de líquido y caudal, etc.), al requerir alimentación de 24V DC, es mejor contarlos por separado como puntos AI, lo que facilita el cableado en la integración del sistema DCS. Nota especial: Los instrumentos en sitio, como los manómetros, termómetros bimetálicos y caudalímetros de rotor de vidrio, no se incluyen en el cálculo de puntos del sistema DCS. 2. ¿Cómo se calcula el número de puntos de salida AO en el sistema DCS? AO se refiere a las señales de salida analógicas que el sistema DCS o el PLC envían para controlar los dispositivos que se encuentran en el campo. Las salidas AO suelen ser de cinco tipos: 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 1-5V y 0-10V. El formato 4-20mA es el más utilizado en los sistemas DCS para las salidas AO. Estas salidas se conectan generalmente a actuadores eléctricos, actuadores neumáticos, convertidores de frecuencia, reguladores de voltaje y módulos de control industrial. Por lo general, cada dispositivo controlado cuenta con una salida AO; el número de puntos de salida AO coincide con la cantidad de dispositivos que se controlan. 3. ¿Cómo se calcula el número de puntos de entrada DI en el sistema DCS? Los DI son las señales de entrada digital que llegan al sistema DCS o al PLC. Las entradas DI deben ser contactos pasivos, o señales de nivel TTL o CMOS. Una vez que las señales DI llegan al sistema DCS o al PLC, generalmente se conectan a una tensión de referencia de 24 V DC o 48 V DC. Las entradas DI relacionadas con los instrumentos de medición provienen, por lo general, de los contactos de alarma de instrumentos como manómetros con contacto eléctrico, termómetros bimetálicos con contacto eléctrico, medidores de nivel con contacto eléctrico, interruptores de nivel, interruptores de caudal, dispositivos de detección de llama, etc. Cada uno de estos contactos de alarma se considera como un punto de entrada DI cuando se conecta al sistema DCS. 4. ¿Cómo se calcula el número de puntos de salida DO en un sistema DCS? Los DO son las señales de salida de tipo digital que emite el sistema DCS o el PLC para controlar los dispositivos en el campo. Por lo general, estas señales pasan a través de relés intermedios antes de llegar a otros dispositivos eléctricos con diferentes niveles de voltaje. La salida DO para aplicaciones de instrumentación se utiliza comúnmente para controlar luces indicadoras externas, válvulas electromagnéticas, alarmas sonoras y luminosas, sistemas de control eléctrico, actuadores eléctricos de múltiples giros y contactores, entre otros dispositivos. El sistema DCS requiere un número diferente de puntos de salida DO según el dispositivo que se controle. A continuación, se indican los números típicos de puntos I/O para los dispositivos controlados: (1) Actuadores eléctricos de tipo conmutador: cada actuador genera 1 punto de entrada AI para la retroalimentación de la posición de la válvula (4-20 mA). Se necesitan 2 puntos de salida DO para controlar el movimiento de la válvula hacia adelante o hacia atrás. Además, se requieren 2 puntos de entrada DI para detectar cuando la válvula está completamente abierta o completamente cerrada. También se necesitan 2 puntos de entrada DI para detectar errores relacionados con el torque aplicado al abrir o cerrar la válvula. (2) Actuadores eléctricos de múltiples giros de tipo conmutado (alimentación AC380V): Cada actuador proporciona una señal de retroalimentación sobre la posición de la válvula, en el rango 4-20mA; esto se considera como 1 punto de entrada AI. Si no hay señal de retroalimentación, no se cuenta ese punto AI. El control de la rotación de la válvula hacia adelante/atrás genera 2 puntos de salida DO. La detección de cuando la válvula está completamente abierta/cerrada (mediante interruptores de límite) genera 2 puntos de entrada DI. Las señales relacionadas con fallos por exceso de torque al abrir/cerrar la válvula también generan 2 puntos de entrada DI. (3) Actuadores eléctricos de tipo regulador: Para cada actuador, la retroalimentación sobre la posición de la válvula genera 1 punto de entrada AI; la señal de control de la válvula genera 1 punto de salida AO. La señal de alarma por fallo del actuador también genera 1 punto de entrada AI (las alarmas por fallo son comunes en los actuadores eléctricos inteligentes; si no hay tal señal de alarma, no se cuenta como punto AI).

(4) Actuadores eléctricos de tipo multirrotación de tipo regulador: Para cada actuador, la retroalimentación sobre la posición de la válvula genera 1 punto de entrada AI. La señal de control de 4-20 mA genera 1 punto de salida AO. La señal de control de emergencia ESD genera 1 punto de salida DO (las señales de control de emergencia ESD son comunes en los actuadores eléctricos inteligentes de tipo multirrotación; si no existe esta función, no se cuenta como punto DO). Las señales de alarma por torque excesivo al abrir o cerrar generan 2 puntos de entrada DI. (5) Convertidor de frecuencia: Cada convertidor de frecuencia genera 1 punto de entrada AI para el cálculo de la frecuencia; 1 punto de salida AO para la señal de ajuste de frecuencia; 1 punto de salida DO para las instrucciones de inicio/parada; 1 punto de entrada DI para las alarmas relacionadas con fallos del convertidor; 1 punto de salida DO para la reinicialización en caso de fallo; y 1 punto de entrada DI para conocer el estado de funcionamiento del convertidor. Si el convertidor de frecuencia se conecta al sistema DCS mediante un método de comunicación determinado, solo es necesario calcular 1 punto de comunicación; no es preciso calcular otros puntos. (6) Si el sistema DCS cuenta con válvulas electromagnéticas, luces indicadoras, contactores y otros dispositivos conectados a él, se calcula 1 salida DO por cada dispositivo. Si varios dispositivos comparten una misma señal de control, esto se logra generalmente mediante el uso de contactos de relés intermedios; en ese caso, solo es necesario calcular 1 salida DO. 5. ¿Cómo se calculan los puntos del sistema DCS en el área de electricidad? (1) Puntos del sistema DCS para control eléctrico convencional. El circuito de control de motor más simple requiere 2 puntos de entrada DI y 1 punto de salida DO. Cada estado de funcionamiento del circuito (procedente de los contactos auxiliares del contactor) genera 1 punto de entrada DI; la señal de inicio/parada (conectada a la bobina del contactor) genera 1 punto de salida DO; y la señal de fallo (procedente del relé térmico o de la señal de sobrecarga del protector del motor) también genera 1 punto de entrada DI. En los circuitos de los motores, si se necesita la visualización de la corriente y un control local o a distancia, además de calcular 2 entradas digitales e 1 salida digital, también se deben calcular los puntos de entrada analógica correspondientes a la señal de corriente (procedente del transmisor de corriente); estos puntos pueden ser de 0 a 3. Los motores de baja potencia, por lo general, no requieren monitoreo de la corriente, por lo que no se calculan esos puntos de entrada analógica ； En los motores trifásicos de alta potencia, se deben calcular tantos puntos de entrada AI como fases tengan corriente que sea necesario mostrar en el DCS. Es necesario convertir cada señal de corriente de 0-5A mediante un transmisor de corriente en una señal de 4-20mA para enviarla al DCS; máximo 3 puntos ； Si el motor necesita ser controlado desde varios lugares, se calcula 1 entrada DI para el interruptor de selección del lugar de control. Para facilitar la comprensión, la siguiente imagen muestra el diagrama de control secundario eléctrico que permite el control desde el gabinete eléctrico GGD, la caja de operación en sitio y el sistema DCS. Funciones del circuito de control secundario del motor: Los botones de parada ubicados en el gabinete eléctrico y en la caja de operación en sitio permiten detener el funcionamiento del motor en cualquier situación ； El interruptor de selección del lugar de control permite elegir entre “Control desde el armario”, “Control en sitio” y “Control DCS”. El botón de inicio ubicado en la posición correspondiente al interruptor permite poner en marcha el motor ； Cuando el interruptor está en modo “Control DCS”, solo es posible iniciar/detener los motores a través del sistema DCS. Descripción de los componentes eléctricos: En el diagrama de principio secundario, 1SS es el botón de parada en el armario eléctrico, y 1SS1 es el botón de parada en la caja de operación en sitio ； 1SB es el botón de inicio en el armario eléctrico, 1SB1 es el botón de inicio en la caja de operación en sitio ； DO: Contactos de salida de control de inicio/parada del sistema DCS ； 1HR5 es la luz indicadora de alimentación ； 1HR es la luz indicadora de funcionamiento en el armario eléctrico, 1HR1 es la luz indicadora de funcionamiento en la caja de operación en sitio ； 1HG es la luz de parada en el armario eléctrico, 1HR1 es la luz de parada en la caja de operación en sitio ； 1KK es el interruptor de conmutación en el lugar de operación ； 1KH es un relé térmico ； 1KM es el contactor ； 1KA es un relé intermedio ； 1FU es el seguro del circuito secundario. (2) Número de puntos del sistema DCS para el control eléctrico del arranque con reducción de voltaje: Se calcula 1 punto de entrada DI para la señal que indica que el motor está funcionando a voltaje completo en cada circuito de arranque con reducción de voltaje (procedente del contacto auxiliar 1KM1 del contactor principal). Se calcula 1 punto de salida DO para la señal de control de arranque/parada del DCS (conectada a la bobina del contactor). Se calcula 1 punto de entrada DI para la señal de fallo eléctrico (procedente del relé térmico o de la señal de sobrecarga del protector del motor). Se calculan 3 puntos de entrada AI para las señales de corriente del motor (procedentes de los transmisores de corriente trifásicos de los motores A, B y C) ； Si el motor necesita ser controlado desde varios lugares, se calcula 1 punto de entrada DI según el estado del interruptor de selección del lugar de control (al elegir el control mediante el sistema DCS). Para que todos puedan entenderlo mejor, la siguiente imagen muestra el esquema de control del circuito de arranque con reducción de voltaje en un armario eléctrico, una caja de operación en el sitio y el sistema DCS. (3) Número de puntos de control en el sistema DCS controlado por convertidores de frecuencia: Cada señal de estado de funcionamiento del convertidor de frecuencia (proveniente de los contactos del relé intermedio) genera 1 punto de entrada DI; las señales de control de arranque/parada del sistema DCS (conectadas a las bobinas del relé intermedio) generan 1 punto de salida DO. Las señales de fallo en el convertidor de frecuencia (provenientes del propio convertidor) también generan 1 punto de entrada DI. La señal de reinicio en caso de fallo genera 1 punto de salida DO. Finalmente, la señal de retroalimentación de la frecuencia del convertidor de frecuencia genera 1 punto de entrada AI ； La señal de entrada de frecuencia variable calcula 1 punto de salida AO. (4) Número de puntos del sistema DCS para el control de la marcha adelante y atrás del motor: Se calculan 2 puntos de entrada D1 para indicar si el motor está en marcha adelante o atrás (información proveniente de los contactos auxiliares del contactor). Se calculan 2 puntos de entrada DI para indicar si hay fallos en la marcha adelante o atrás (información proveniente de los relés térmicos). Se calculan 2 puntos de salida DO para controlar la marcha adelante y atrás del motor (conexión con las bobinas del contactor). La señal de retroalimentación sobre la corriente del motor permite calcular hasta 3 puntos de entrada AI; no se calcula este punto si no hay retroalimentación de corriente. (5) El sistema DCS es compatible con las funciones de un PLC. Para los controles lógicos complejos, se calcula el número de puntos I/O del sistema DCS según los requisitos del proyecto en cuestión (el método de cálculo es el mismo que para los puntos del PLC); no se detallan aquí todos esos cálculos. Mediante el método de cálculo de puntos del sistema DCS mencionado anteriormente, se puede determinar rápidamente la cantidad real de componentes hardware necesarios para el sistema DCS. Para la configuración real del sistema DCS también es necesario tener en cuenta la redundancia del sistema; por lo general, se añade un 20% de redundancia según la cantidad real de puntos I/O que requiera el usuario. Lecturas relacionadas: Principios de puesta a tierra en los sistemas DCS, métodos de puesta a tierra. Guía para la selección de sistemas de control distribuido DCS. Documentación técnica | Medidas de mantenimiento en caso de fallos durante la instalación y operación de sistemas DCS. Principios básicos de los sistemas de control DCS. Instrucciones paso a paso para instalar y utilizar instrumentos en sistemas DCS