Sobre el método de estadística de puntos DCS

Las señales que emite un dispositivo dependen de las señales que uno necesite monitorear. Por ejemplo, en un convertidor de frecuencia, según las necesidades, se puede utilizar solo un AI para recibir la información sobre la frecuencia; también se puede añadir otro AI, por ejemplo, uno para recibir información sobre la corriente. Esto varía según las necesidades reales, el control de costos y las prácticas de diseño*. Por cierto, también me gustaría preguntarles: ¿cómo se calcula generalmente el llamado margen de puntos? ¿Es “puntos restantes/puntos totales” o “puntos restantes/puntos ya utilizados”?

La redundancia sería aproximadamente el 30% de los puntos reales. En los procesos de alto riesgo, parece que en los SIS la relación es de 1:1

Por lo general, los DCS cuentan con una función de exportación integrada; se puede exportar directamente, o bien se puede pedir a los ingenieros del fabricante que lo hagan. Algunos fabricantes disponen de software propio para este fin, y todo esto sirve para las tareas de supervisión

Se recomienda dejar un margen del 15% al 20% en cada módulo; los canales restantes dentro del módulo se asignan como puntos de reserva

Por ejemplo, si un módulo tiene una capacidad de 8 puntos y se utilizan 6 puntos, ¿el porcentaje restante es del 33,3% o del 25%?

Por ejemplo, si un módulo tiene una capacidad de 8 puntos y se utilizan 6 puntos, ¿el porcentaje restante es del 33,3% o del 25%? La cantidad de redundancia no se calcula de esa manera. Un sistema de control consta de cientos o incluso miles de módulos; para obtener un valor preciso de la redundancia, es necesario calcularla sobre la base del número total de módulos. De esta forma, se puede obtener un porcentaje de redundancia entre el 15% y el 20%.

Por supuesto que lo sé. Es como una analogía: si solo tengo 8 puntos y uso 6 de ellos, ¿cómo se calcula?

Con 6 como base, se utilizan 2 como reserva; la redundancia es del 33,3%.

La estadística de puntos de DCS debe realizarse por separado según los diferentes tipos de señales de entrada y salida

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, Changhui Instruments explica cómo calcular el número de puntos en los sistemas DCS para especialistas en instrumentación e ingeniería eléctrica: yunrun.com.cn/product/358.html. 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 lugar donde se encuentra el equipo son: termopares (con calibraciones J, K, T, N, E, R, S y B), señales de resistencia térmica (con calibraciones 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 valores de 4-20 mA o 1-5 V antes de enviarlas al sistema DCS. ①Estadísticas 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. Si solo se muestra la temperatura de ese punto de medición, entonces se considera como 1 punto AI ； Los termopar simples de múltiples puntos o los termopares de múltiples puntos se utilizan con frecuencia para monitorizar la temperatura en diferentes zonas del mismo punto de medición. Cada vez que el termopar cuenta con varios puntos de medición, se generan tantas entradas AI como puntos de medición haya. ②Estadísticas de puntos de entrada AI para resistencias térmicas. El método de estadísticas de puntos de entrada AI para resistencias térmicas es el mismo que el método utilizado para los termopares. ③Estadísticas de los puntos de entrada AI de 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 conveniente contar por separado el número de puntos AI, para facilitar el cableado en la integración del sistema DCS. Nota especial: Los instrumentos de medición en el 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 emiten para controlar los dispositivos que se encuentran en el campo. Las salidas AO suelen tener 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; la cantidad 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 a nivel TTL o CMOS. Una vez que las señales DI llegan al sistema DCS o al PLC, suelen conectarse a una tensión de referencia de 24V DC o 48V DC. Las entradas DI en el área de instrumentación 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, detectores de llama, etc. Cada uno de estos contactos de alarma se considera como un punto de entrada DI cuando se conecta al sistema DCS. El cálculo de los puntos DI en la especialidad eléctrica es bastante complejo; se explica en detalle más adelante en el artículo. 4. ¿Cómo se calcula el número de puntos de salida DO en un sistema DCS? Los DO son las señales de salida 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 para conectarse a otros dispositivos eléctricos que operan a diferentes niveles de voltaje. La salida DO de los instrumentos especializados se utiliza habitualmente para controlar luces indicadoras externas, válvulas electromagnéticas, alarmas sonoro-luminosas, sistemas de control eléctrico y actuadores eléctricos de múltiples giros, contactores y 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 interruptor: 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. También se requieren 2 puntos de entrada DI para detectar cuando la válvula está completamente abierta o completamente cerrada. Finalmente, se necesitan 2 puntos de entrada DI más para detectar fallos relacionados con el torque excesivo al abrir o cerrar la válvula. ②Actuador eléctrico de múltiples giros con interruptor (alimentación AC380V): Se calcula 1 punto de entrada AI por cada señal de retroalimentación sobre la posición de la válvula (4-20mA); si no hay señal de retroalimentación, no se cuenta ese punto AI. Para el control de la rotación en sentido positivo/negativo de la válvula, se calculan 2 puntos de salida DO. Para indicar cuando la válvula está completamente abierta/cerrada (con interruptores de límite), se calculan 2 puntos de entrada DI. Además, para detectar fallos relacionados con un esfuerzo excesivo al abrir/cerrar la válvula, también se calculan 2 puntos de entrada DI. ③Actuadores eléctricos de regulación: 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 múltiples giros de tipo regulación: 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 múltiples giros; si no existe esta función, no se cuenta como punto DO). Las señales de alarma por sobrecarga al abrir/cerrar generan 2 puntos de entrada DI. ⑤Convertidor de frecuencia: Cada convertidor de frecuencia genera 1 punto de entrada AI para el cálculo de la frecuencia de salida; 1 punto de salida AO para la señal de establecimiento de la frecuencia; 1 punto de salida DO para las instrucciones de inicio/parada; 1 punto de entrada DI para las alarmas relacionadas con fallos en el 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 específico, solo es necesario calcular 1 punto de comunicación; no hay necesidad de calcular otros puntos. ⑥Si al sistema DCS se conectan válvulas electromagnéticas, luces indicadoras, contactores y otros dispositivos, cada dispositivo genera 1 punto de salida DO (si varios dispositivos comparten una misma señal de control, esto se logra generalmente añadiendo contactos de relés intermedios; en ese caso, solo es necesario calcular 1 punto de 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 de corriente haya que enviar al 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 que todos puedan entenderlo mejor, la imagen a continuación muestra un ejemplo del diagrama de control secundario eléctrico en el cuadro eléctrico GGD, en la caja de operación en sitio y en el sistema DCS: http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301804382744.jpg. Funciones del circuito de control secundario del motor: Los botones de parada ubicados en el cuadro 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 propio 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 corresponde al botón de parada en el gabinete eléctrico, mientras que 1SS1 corresponde al botón de parada en la caja de operación en el sitio ； 1SB es el botón de arranque en el armario eléctrico, 1SB1 es el botón de arranque en la caja de operación en campo ； 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 indicadora de parada en el armario eléctrico, 1HR1 es la luz indicadora de parada en la caja de operación en sitio ； 1KK es el interruptor de conmutación operativo ； 1KH es un relé térmico ； 1KM es el contactor ； 1KA es un relé intermedio ； 1FU es el seguro del circuito secundario. ②Número 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 de estado de funcionamiento a voltaje completo de cada motor en el 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 los armarios eléctricos GGD, las cajas de operación en campo y el sistema DCS: http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301805373111.jpg. 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 inicio/parada del sistema DCS (conectadas a las bobinas del relé intermedio) generan 1 punto de salida DO. Las señales de fallo del 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 frecuencia del convertidor de frecuencia genera 1 punto de entrada AI ； La señal de entrada de frecuencia variable calcula 1 punto de salida AO. ④Número 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 el estado de marcha adelante/atrás del motor (provenientes de los contactos auxiliares del contactor). Se calculan 2 puntos de entrada DI para indicar las señales de fallo en la marcha adelante/atrás (provenientes de los relés térmicos). Se calculan 2 puntos de salida DO para el control de la marcha adelante/atrás (conectados a 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. ⑤El sistema DCS es compatible con las funciones de un PLC. El cálculo del número de puntos I/O del sistema DCS se realiza de acuerdo con los requisitos del proyecto en cuestión (el método de cálculo es el mismo que para los PLC); no será necesario detallarlo aquí. 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; por lo general, se añade un 20% de redundancia según la cantidad real de puntos I/O que requiere el usuario.