8/2/2019 Introduccin a los DCS

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Introduccin a los DCS

Puede resultar atrevido de mi parte intentar escribir un curso de Sistemas de Control

Distribuido (DCS), y siento que mi corta experiencia (+- 3 aos) utilizando estos sistemas no me

dan tal DERECHO. Pero creo que si tengo el DERECHO de mostrar lo que he aprendido, compartir

mis experiencias, mis errores y sobre todo seguir aprendiendo de libros geniales como "Lessons In

Industrial Instrumentation" de Tony R. Kuphaldt y "Process Control and Optimization" de Bel

Liptk con todos ustedes, asi que con mi corta experiencia, la ayuda de estos dos libros

magnificos y mi ATREVIMIENTOsacaremos adelante este proyecto "escribir un curso

deSistemas de Control Distribuido DCS". Asi que no los canso mas con palabreos, empecemos.

Aunque no hemos escrito un curso respecto a un concepto un poco antiguo llamado DDC

(Direct Digital Control), los DCS se impusieron a esto y revolucionaron el concepto de control. El

control digital directo (DDC) durante esa poca sufra de un problema sustancial: EL POTENCIAL

peligro de que exista una falla en un nico computador digital que controlaba o ejecutaba

MULTIPLES lazos de control PID, funciones que nunca deba detenerse. El control digital traje

muchas ventajas, pero no vala la pena si exista el riesgo de que la operacin de detuviera

completamente (o fallara catastrficamente) seguido de un falla en el hardware o software en una

nica computadora.

Los controles distribuidos estn destinados a solucionar esta preocupacin teniendo mltiples

computadores, cada una responsable de un grupo de lazos PID, distribuidos por las instalaciones y

enlazados para compartir informacin entre ellas y con las consolas de operacin. Ahora ya no

haba la preocupacin de tener todos loslazos en un solo computador. La distribucin de los

computadores o controladores tambin ordeno el cableado deseales, dado que ahora cientos o

miles de cables de instrumentos solo tienen que llegar hasta los nodos distribuidos, y no todo el

camino hasta llegar la sala de control centralizada. Solo los cables de la red tenan que est

enlazando a los controladores, representando una drstica reduccin de cablead necesario.

Adems, el control distribuido introdujo el concepto de REDUNDANCIA en los sistemas de control

industrial: donde la adquisicin de seales digitales y las unidades de procesamiento estaban

equipadas con un "spare" o "repuesto" para que automticamente tomen el control de todas

las funciones crticas en caso de ocurra una falla primaria.

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En la siguiente figuro se muestra una arquitectura tpica de un Sistema de Control Distribuido

(DCS):

Cada rack contiene un procesador para implementar todas las funciones de control

necesarias, con tarjetas individuales de entrada y salida (I/O) para convertir las seales de

analgicas a digitales o vice-versa. La redundancia de procesadores, redundancia de cables de

red, e incluso redundancia de tarjetas I/O es implementada para prevenir la falla en algn

componente. Los procesadores de los DCS son usualmente programados para realizar una rutina

de auto-revisin en sus componentes redundantes del sistema para asegurar la disponibilidad de

los equipos spare en caso de alguna falla.

Si incluso hubiera una talla total en uno de los racks de control, solo los lazos PID de este

nico rack sern afectados, ningn otro lazo del sistema. Por otro lado, si los cables de red fallan,

solo el flujo de informacin entre estos dos puntos se daara, el resto del sistema continua

comunicando la informacin normalmente. Por lo tanto, una de las "leyes" o caractersticas clave

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de un DCS es su tolerancia a fallas serias: sin importar la falla de hardware o software el impacto

en el control del proceso es minimizado por el diseo.

Algunos sistemas de control distribuido modernos a esta fecha (2011) son:

- ABB : 800xA

- Emerson: DeltaV y Ovation

- Invensys Foxboro: I/A Series e InFusion

- Honeywell: Experion PKS

- Yokogawa: CENTUM VP y CENTUM CS

En la siguiente figura se muestra un rack o gabinete del DCS I/A Series de Invensys Foxboro:

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Aqu otra fotografa del Emerson DeltaV DCS con un procesador y mltiples I/Os:

Una fotografa de un DCS Emerson Ovation se muestra a continuacin empotrado en un gabinete

vertical:

Varios DCS modernos como el I/A Series de Invensys Foxboro usan computadores de

terceros en vez de sus propias marcas como Estaciones de Operacin. Esto aprovecha las

tecnologas existentes en computadores de trabajos y las pantallas sin sacrificar la fiabilidad del

control (ya que el hardware y software de control siguen siendo de tipo industrial).

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Los PLC (Controladores Lgicos Programables) estn teniendo ms protagonismo en el

control PID debido a su alta velocidad, funcionalidad y costo relativamente bajo. Ahora es posible

con los PLC modernos en hardware y red construir una "copia" de un sistema de control distribuido

como PLC individuales como nodos, y con construir la redundancia con estos nodos y no afectar la

operacin de controles crticos. Adems estos sistemas se pueden comprar a un costo muy bajo

respecto al costo inicial de un DCS.

Sin embargo, lo que actualmente le falta a los PLC es el mismo nivel de integracin de

hardware y software necesaria para construir sistemas de control distribuido funcionales, es decir

como realmente viene de fbrica los DCS hoy en da: listos para usar y con sistemas pre

construidos. En otras palabras, si una empresa elige construir su propio DCS usando controladores

lgicos programables, ellos debern estar preparados para HACER y GASTAR bastantes horas de

trabajo en programacin para tratar de emular el mismo nivel de funcionalidad y potencia de un

pre-configurado y pre-desarrollado DCS.

Cualquier ingeniero o tcnico que ha experimentado la potencia de los DCS modernos (con

auto diagnstico, administracin de instrumentos inteligentes, auditoria de eventos, control

avanzado, redundancia, recoleccin y anlisis de datos, administracin de alarmas, etc.) se dar

cuenta que estas caractersticas no son para NADA fciles de implementar para algn ingeniero.

Ay de aquel que cree que estas caractersticas pueden ser implementadas o creadas por un staff

de ingenieros a un menor costo y menor tiempo!! (Guerra avisada no mata gente: D)