DCS sistemi I/O nokta sayısı hesaplama yöntemi

Thread Content

Öğrenmekten yararlanma*. DCS kontrol sistemi noktası sayısı genellikle tasarım ofisleri tarafından hesaplanarak sağlanır; DCS sistemi noktası sayısı, enstrümantasyon bölümünün I/O noktaları, elektrik bölümünün I/O noktaları ve DCS sisteminin diğer sistemlerle olan iletişim noktalarının toplamıdır. Elektrik ve enstrümantasyon I/O noktalarının doğru bir şekilde sayılması, elektrik ve enstrümantasyon alanlarında koordinasyon sorunlarının ortaya çıkmasını engeller. Doğru DCS nokta sayısı ise kullanıcıların DCS sistemi markasını ve maliyetini belirlemelerinde yardımcı olur. DCS sistemleri genellikle termal ölçüm, analog kontrol, sıralı kontrol ve mantık kontrolü gibi otomasyon kontrolü unsurlarını kapsar. DCS sisteminin nokta sayısı, AI analog giriş noktaları, AO analog çıkış noktaları, DI dijital giriş noktaları, DO dijital çıkış noktaları ve DCS’nin diğer sistemlerle olan iletişim noktaları olmak üzere beş farklı kriterden elde edilen sonuçlara göre hesaplanır. Aşağıda, enstrümantasyon mühendisliği ve elektrik mühendisliği alanlarında DCS sistemlerinin nokta sayısının nasıl hesaplandığı anlatılmaktadır: 1. DCS sisteminin AI giriş noktaları nasıl hesaplanır? AI, DCS sistemi veya PLC’ye gelen analog giriş sinyallerini ifade eder. Sahadan doğrudan DCS sisteminin AI giriş sinyallerine aktarılabilecekler arasında termokupllar (J, K, T, N, E, R, S ve B dereceli termokupullar), termistör sinyalleri (Cu50, Cu100, Pt100 ve Pt50 dereceli), standart akım sinyalleri (4-20mA, 0-20mA), standart voltaj sinyalleri (1-5V, 0-5V ve 0-10V) ve darbe sinyalleri bulunmaktadır ； DCS sistemine gönderilmesi gereken diğer sinyal türleri için, bu sinyallerin 4-20mA veya 1-5V formatına dönüştürülmesi amacıyla sinyal izolatörleri, akım dönüştürücüler, gerilim dönüştürücüler gibi sinyal dönüştürme cihazları kullanılır. (1) Termokupl AI giriş noktası sayımı: Tek parçalı montaj tipi termokupller veya tek parçalı kablolu termokupller 1 adet AI noktası olarak hesaplanır ； Çift uçlu montajlı termokupllar veya çift kılıflı termokupllarda, DCS sisteminde aynı ölçüm noktasındaki iki sensörün sıcaklıkları 2 adet AI noktası olarak hesaplanmalı; yalnızca bu ölçüm noktasının bir sıcaklığının gösterilmesi durumunda ise 1 adet AI noktası olarak hesaplanır ； Tek noktalı çoklu termoelektrik piller veya çok noktalı termoelektrik piller, aynı ölçüm noktasının farklı bölgelerindeki sıcaklıkları izlemek için sıkça kullanılır. Termoelektrik pilde kaç ölçüm noktası varsa, AI girişi de o kadar nokta için hesaplanır. (2) Termistör AI giriş noktası sayımı: Termistör AI giriş noktası sayım yöntemi, termokupl AI giriş noktası sayım yöntemiyle aynıdır. (3) Standart akım ve voltaj AI giriş noktalarının istatistikleri: DCS sistemine gönderilen her bir 4-20mA, 0-2mA, 0-5V, 1-5V veya 0-10V sinyali için ayrı ayrı 1 adet AI noktası hesaplanır ve aynı zamanda bu giriş sinyalinin karşılık geldiği ölçüm aralığı da istatistiksel olarak kaydedilir. İkili sistem vericileri (sıcaklık vericileri, basınç vericileri, seviye vericileri, akış hızı vericileri vb. dahil), DC24V güç kaynağı kullanıldığı için, DCS sisteminin entegrasyonu ve kablolarının bağlanması açısından AI noktalarının ayrı ayrı sayılması en iyisidir. Özel not: Sahada gösterilen basınç göstergeleri, bimetalik termometreler, cam rotor akış ölçerleri gibi saha cihazları DCS sisteminin sayım hesaplamalarına dahil edilmez. 2. DCS sisteminin AO çıkış nokta sayısı nasıl hesaplanır? AO, DCS sistemi veya PLC tarafından sahadaki cihazları kontrol etmek için gönderilen analog çıkış sinyallerini ifade eder. AO çıkışları genellikle 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 1-5V ve 0-10V olmak üzere beş farklı türde bulunur; 4-20mA en yaygın olarak kullanılan DCS sistemleri AO çıkışıdır. AO çıkışları genellikle elektrikli aktüatörler, pnömatik aktüatörler, frekans dönüştürücüler, güç düzenleyiciler ve endüstriyel kontrol modülleri gibi cihazlara bağlanır. Genellikle her bir kontrol edilen cihaz için bir AO çıkışı vardır ve AO çıkış sayısı, kontrol edilen cihazların sayısıyla aynıdır. 3. DCS sistemindeki DI giriş noktaları nasıl hesaplanır? DI, DCS sistemi veya PLC’ye giren anahtarlamalı giriş sinyallerini ifade eder. DI girişleri pasif kontaklar, TTL veya CMOS seviye sinyalleri olmalıdır. DI, DCS sistemi veya PLC’ye girdikten sonra genellikle DC24V veya DC48V’luk bir okuma voltajına bağlanır. Enstrümantasyon alanındaki DI girişleri genellikle sahadaki elektrikli kontaklı basınç ölçerler, elektrikli kontaklı bimetalik termometreler, elektrikli kontaklı su seviyesi ölçerler, seviye anahtarları, akış anahtarları, alev algılama cihazları ve elektrikli kontaklı su seviyesi ölçerler gibi enstrümanların alarm kontaklarından gelir; her bir alarm kontağı DCS sistemine bağlandığında bir adet DI girişi olarak sayılır. Elektrik alanındaki DI puanlarının hesaplanması oldukça karmaşıktır; bu konu makalenin ilerleyen kısımlarında ayrıntılı olarak ele alınmıştır. 4. DCS sisteminin DO çıkış nokta sayısı nasıl hesaplanır? DO, DCS sistemi veya PLC tarafından sahadaki cihazları kontrol etmek için gönderilen dijital çıkış sinyallerini ifade eder ve genellikle ara röleler aracılığıyla farklı gerilim seviyelerine sahip diğer elektrikli cihazlara bağlanır. Enstrümantasyon alanındaki DO çıkışları, dış göstergelerin, elektromanyetik valflerin, sesli ve ışıklı uyarıcıların, elektriksel kontrol sistemlerinin, çok döngülü elektrikli aktüatörlerin ve kontakörler gibi cihazların kontrolünde sıkça kullanılır. DCS sistemi, farklı cihazların ihtiyaç duyduğu DO çıkış noktası sayısını kontrol eder; aşağıda yaygın olarak kontrol edilen cihazların I/O nokta sayıları verilmiştir: (1) Anahtar tipi elektrikli aktüatörler: Her bir aktüatör için valf konum geri bildirimi 4-20mA olarak hesaplanarak 1 adet AI girişi oluşur; valfin ileri/dönüş kontrolü için 2 adet DO çıkışı hesaplanır; valfin tamamen açık/tamamen kapalı olma durumu için 2 adet DI girişi hesaplanır; valfin aşırı açılma/tutulma torku arızası durumları için ise 2 adet DI girişi hesaplanır. (2) Anahtar tipi çok döngülü elektrikli aktüatörler (AC380V güç kaynağı): Her bir aktüatörde valf konum geri bildirimi 4-20mA olarak hesaplanarak 1 adet AI girişi oluşturulur (geri bildirim sinyali yoksa bu AI noktası hesaplanmaz); valfin ileri/aşağı yönde kontrolü için 2 adet DO çıkışı hesaplanır; valfin tamamen açılması/tamamen kapanması (sınırlayıcı anahtarlar) için 2 adet DI girişi hesaplanır; aktüatörün aşırı torkla açılması/aşırı torkla kapanması arızası sinyalleri için de 2 adet DI girişi hesaplanır. (3) Ayarlı elektrikli aktüatörler: Her bir aktüatörde valf konumunun geri bildirimi için 1 adet AI girişi hesaplanır; valf kontrol sinyali için 1 adet AO çıkışı hesaplanır; aktüatör arızası uyarı sinyali için ise 1 adet AI girişi hesaplanır (Arıza uyarıları genellikle akıllı elektrikli aktüatörlerde bulunur; arıza uyarısı sinyali yoksa AI girişi sayılır).
(4) Ayarlı çok dönerlikli elektrikli aktüatörler: Her bir aktüatörde valf konumunun geri bildirimi için 1 adet AI girişi hesaplanır; aktüatörün 4-20mA kontrol sinyali için 1 adet AO çıkışı hesaplanır; ESD acil durum kontrol sinyali için ise 1 adet DO çıkışı hesaplanır (ESD acil durum kontrol sinyalleri genellikle akıllı çok dönerlikli elektrikli aktüatörlerde bulunur; bu özellik yoksa bu DO çıkışı sayılmaz). Aşırı açma torku/aşırı kapatma torku uyarı sinyalleri için ise 2 adet DI girişi hesaplanır. (5) Frekans dönüştürücüsü: Her frekans dönüştürücüsü için frekans geri bildirimi 1 adet AI giriş noktası oluşturur, frekans belirleme sinyali 1 adet AO çıkışı oluşturur, çalıştır/durdur komutları 1 adet DO çıkışı oluşturur, frekans dönüştürücü arızası uyarısı 1 adet DI girişi oluşturur, arıza sıfırlama işlemi 1 adet DO çıkışı oluşturur ve frekans dönüştürücünün çalışma durumu da 1 adet DI girişi oluşturur. Eğer frekans dönüştürücü, DCS sistemiyle iletişim yöntemi aracılığıyla bağlanıyorsa, yalnızca 1 adet iletişim noktası hesaplanması gerekir; diğer noktaların hesaplanmasına gerek yoktur. (6) DCS sistemi dışında elektromanyetik valfler, gösterge ışıkları, kontaktörler gibi cihazlar bulunuyorsa, her cihaz için 1 adet DO çıkışı hesaplanır (eğer birden fazla cihaz aynı kontrol sinyalini paylaşıyorsa, bu genellikle ara röle kontakları eklenerek sağlanır ve sadece 1 adet DO çıkışı hesaplanması yeterlidir). 5. Elektrik mühendisliğinde DCS sistem noktaları nasıl hesaplanır? (1) Standart elektrik kontrolüne sahip DCS sistemlerindeki noktalar En basit motor kontrol devresi için 2 adet DI girişi ve 1 adet DO çıkışı gereklidir. Her devre çalışma durumu (kontaktör yardımcı kontaklarından gelen), 1 adet DI girişi oluşturur; başlatma/durdurma kontrol sinyali (kontaktör bobinine bağlı), 1 adet DO çıkışı oluşturur; arıza sinyali (termal röle veya motor koruyucusundan gelen aşırı yük sinyali), 1 adet DI girişi oluşturur. Eğer motor devresinde akım göstergesi ve yerel/uzaktan kontrol gerekiyorsa, 2 adet DI ve 1 adet DO hesaplanmasının yanı sıra, akım sinyali (akım dönüştürücüsünden gelen) için 0-3 adet AI giriş noktası hesaplanır (düşük güçlü motorlarda genellikle akım izlenmez; bu nedenle bu AI giriş noktaları hesaplanmaz) ； Yüksek güçlü üç fazlı motorlarda, DCS’de gösterilmek üzere kaç faz akımı gerekiyorsa o kadar AI giriş noktası hesaplanır. Her bir 0-5A akım sinyali, akım dönüştürücüsü aracılığıyla 4-20mA sinyaline dönüştürülerek DCS’ye gönderilmelidir (en fazla 3 nokta) ； Eğer motor birden fazla yerden kontrol edilmeliyse, kontrol noktaları için bir adet DI girişi hesaplanır. Herkesin anlamasını kolaylaştırmak için, aşağıdaki resim GGD elektrik panosu, saha kontrol kutusu ve DCS sisteminin üç farklı yerden kontrol edildiği elektriksel ikincil kontrol şemasının bir örneğidir: http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301804382744.jpg Motor kontrolü ikincil devresinin işlevleri: Elektrik panosundaki ve saha kontrol kutusundaki durdurma düğmeleri, her durumda motörün çalışmasını durdurabilir ； Kontrol noktası seçim düğmesiyle “bu dolap kontrolü”, “saha kontrolü” ve “DCS kontrolü” seçilebilir; seçim düğmesinin karşısındaki başlatma butonu motoru çalıştırabilir ； Seçim anahtarı “DCS kontrolü” konumundayken, motorun başlatılması/durdurulması işlemleri yalnızca DCS sistemi üzerinden yapılabilir. Elektriksel bileşen açıklaması: İkincil devre şemasında 1SS, elektrik panosundaki durdurma düğmesidir; 1SS1 ise saha kontrol kutusundaki durdurma düğmesidir ； 1SB, elektrik panosundaki başlatma düğmesidir; 1SB1 ise saha kontrol kutusundaki başlatma düğmesidir ； DO, DCS sisteminin başlatma/durdurma kontrol çıkış kontağıdır ； 1HR5, güç göstergesi ışığıdır ； 1HR, elektrik panosundaki çalışma göstergesidir; 1HR1 ise saha kontrol kutusundaki çalışma göstergesidir ； 1HG, elektrik panosundaki durdurma göstergesidir; 1HR1 ise saha kontrol kutusundaki durdurma göstergesidir ； 1KK, işletim amaçlı anahtırdır ； 1KH, termal röledir ； 1KM, kontaktördür ； 1KA, ara röledir ； 1FU, ikincil devre sigortasıdır. (2) Gerilim düşürmeli başlatma için elektriksel kontrol sistemlerindeki DCS noktaları: Her bir gerilim düşürmeli başlatma devresindeki motorun tam gerilimde çalışma durumu sinyali (ana kontaktör 1KM1’in yardımcı kontağından alınır) için 1 adet DI girişi oluşturulur; DCS’nin başlatma/durdurma kontrol sinyali (kontaktör bobinine bağlanır) için 1 adet DO çıkışı oluşturulur; elektriksel arıza sinyalleri (termal röle veya motor koruyucusundan gelen aşırı yük sinyalleri) için 1 adet DI girişi oluşturulur; motor akım sinyalleri (üç fazlı akım transdüserlerinden alınır) için ise 3 adet AI girişi oluşturulur (motorun A, B, C fazları için akım transdüserleri) ； Eğer motorun birden fazla yerden kontrol edilmesi gerekiyorsa, kontrol noktası seçim anahtarı durumuna göre (DCS sistemiyle kontrol seçildiğinde) 1 adet DI girişi hesaplanır. Herkesin anlamasını kolaylaştırmak için aşağıdaki resim, GGD elektrik panosu, saha kontrol kutusu ve DCS sisteminin üç farklı yerden kontrol ettiği düşük voltajlı başlatma ikincil devresinin kontrol şemasıdır: http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301805373111.jpg (3) Frekans dönüştürücüsü tarafından kontrol edilen DCS sistemindeki nokta sayısı: Her frekans dönüştürücünün çalışma durumu sinyali (orta röle kontaklarından gelen), 1 adet DI girişi olarak hesaplanır; DCS sisteminin başlatma/durdurma kontrol sinyali (orta röle bobinine bağlı), 1 adet DO çıkışı olarak hesaplanır; frekans dönüştürücü arızası sinyali (frekans dönüştürücüden gelen), 1 adet DI girişi olarak hesaplanır; arıza sıfırlama işlemi ise 1 adet DO çıkışı olarak hesaplanır; frekans dönüştürücünün frekans geri bildirim sinyali ise 1 adet AI girişi olarak hesaplanır ； Değişken frekans veri sinyali, AO çıkışında 1 nokta hesaplar. (4) Motorun ileri ve geri dönüş kontrolü için DCS sistemi noktaları: Motorun ileri çalışma durumu/geri çalışma durumu (kontaktörün yardımcı kontaklarından alınır); D1 girişi için 2 nokta hesaplanır. İleri dönüş arızası/geri dönüş arızası sinyalleri (termal röleden alınır); DI girişi için 2 nokta hesaplanır. İleri dönüş kontrolü/geri dönüş kontrolü (kontaktör bobinine bağlı olarak); DO çıkışı için 2 nokta hesaplanır. Motor akımı geri bildirim sinyali en fazla AI girişi için 3 nokta olarak hesaplanır (akım geri bildirimi olmadığında bu nokta hesaplanmaz). (5) DCS sistemi PLC işlevlerini destekler; karmaşık mantık kontrolleri, gerçek proje gereksinimlerine göre DCS sisteminin I/O nokta sayısı hesaplanır (hesaplama yöntemi PLC nokta sayısının hesaplanma yöntemiyle aynıdır) ve burada her biri ayrı ayrı açıklanmamıştır. Yukarıdaki DCS sistemi nokta hesaplama yöntemiyle, gerçekte gereken DCS sistemi donanım noktaları hızlı bir şekilde belirlenebilir. DCS sisteminin gerçek yapılandırılmasında ayrıca sistemdeki yedeklilik de göz önünde bulundurulmalıdır; genellikle kullanıcının gerçek ihtiyacı olan DCS sistemi I/O noktalarına %20 oranında yedek eklenir.