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Control industrial distribuido

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Control industrial distribuido

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Huesca Flores Elías
        Osorio Fabian Carolina
Pérez Ramírez Stephany Vianey
   Implantar sistemas distribuidos que van desde
    meros procesos de fabricación y manufactura a
    una integración de diferentes áreas dentro de la
    empresa, permitiendo una mayor eficiencia en
    los procesos de fabricación.
 Operar el proceso en forma segura y estable.
 Diseñar sistemas de control que el operador
  pueda vigilar, comprender y, cuando sea
  necesario, manipular en forma selectiva.
 Evitar desviaciones importantes respecto a las
  especificaciones de productos durante las
  perturbaciones.
 Permitir que el operador cambie un valor
  deseado o punto de consigna (valor de
  referencia) sin perturbar indebidamente otras
  variables controladas.
 Evitar cambios considerables y rápidos en
  variables manipuladas que podrían incumplir
  restricciones de operación, o perturbar unidades
  integradas o situadas en escalafones inferiores.
 Operar el proceso en forma congruente con los
  objetivos de calidad de cada producto. Así, las
  desviaciones en la calidad podrían ser menos
  permisivas (mucho más costosas) en un producto
  que en otro.
 Controlar las cualidades del producto en valores
  que maximicen su utilidad cuando se consideren
  índices    y     valores    de    productos      y
  además, minimicen el consumo de energía.
   El control automático de procesos es un caso
    particular del término automatización y engloba
    al control electrónico, por ser esta la rama
    técnica que ha permitido una evolución continua
    de la automatización industrial.
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Control industrial distribuido

  • 1. Huesca Flores Elías Osorio Fabian Carolina Pérez Ramírez Stephany Vianey
  • 2. Implantar sistemas distribuidos que van desde meros procesos de fabricación y manufactura a una integración de diferentes áreas dentro de la empresa, permitiendo una mayor eficiencia en los procesos de fabricación.
  • 3.  Operar el proceso en forma segura y estable.  Diseñar sistemas de control que el operador pueda vigilar, comprender y, cuando sea necesario, manipular en forma selectiva.  Evitar desviaciones importantes respecto a las especificaciones de productos durante las perturbaciones.  Permitir que el operador cambie un valor deseado o punto de consigna (valor de referencia) sin perturbar indebidamente otras variables controladas.
  • 4.  Evitar cambios considerables y rápidos en variables manipuladas que podrían incumplir restricciones de operación, o perturbar unidades integradas o situadas en escalafones inferiores.  Operar el proceso en forma congruente con los objetivos de calidad de cada producto. Así, las desviaciones en la calidad podrían ser menos permisivas (mucho más costosas) en un producto que en otro.  Controlar las cualidades del producto en valores que maximicen su utilidad cuando se consideren índices y valores de productos y además, minimicen el consumo de energía.
  • 5. El control automático de procesos es un caso particular del término automatización y engloba al control electrónico, por ser esta la rama técnica que ha permitido una evolución continua de la automatización industrial.
  • 7. La elaboración o captación de un proceso industrial a través de varias etapas, con el uso libre de los equipos necesarios para ahorrar tiempo manual y esfuerzo mental.
  • 8. El control de procesos ha evolucionado históricamente hacia la consecución de un grado de automatización lo más elevado posible.  Control Manual  Control Local  Control Neumático Centralizado  Control electrónico de lazo simple  Control centralizado por computadora  Control Supervisado  Control Distribuido
  • 9. Al principio, los procesos industriales fueron controlados manualmente por un operador. El operador observaba lo que sucedía y hacía ajustes basados en las instrucciones de operación y en el propio conocimiento que el operador tenía del proceso. Este “lazo de control” mostrado en la figura siguiente ilustra un concepto básico en el control de procesos.
  • 10. Un controlador local permite a un operador llevar el control de varios “lazos” del proceso. Como un regulador de la presión del gas doméstico, un controlador local usa la energía del proceso o el aire comprimido de la planta para ajustar la posición de una válvula de control o cualquier otro elemento final de control.
  • 11. El desarrollo de los dispositivos de control operados neumáticamente, permitieron un notable avance en el control de procesos. Con ésta tecnología, las variables del proceso podían ser convertidas a señales neumáticas y transmitidas hacia controladores remotos. Se entraba en la confección de los denominados “circuitos neumáticos”.
  • 12. Los controladores electrónicos analógicos de lazo simple eran precisos, rápidos y fáciles de integrar en pequeños lazos interactivos. De este modo, la interface para su manejo y control ofrece mejoras respecto de los controles neumáticos, además de permitir la captación electrónica de datos y un procesado de éstos con un índice de errores considerablemente mejorado respecto de aquellos.
  • 13. Un sistema basado en este modo de control, estaba estructurado en torno a una computadora central que recibe todas las entradas del proceso (variables), ejecuta los cálculos apropiados y produce salidas que se dirigen hacia los actuadores o dispositivos finales de control
  • 14. La computadora puede controlar un elevado número de lazos y variables temporales, además de ejecutar estrategias de control.
  • 15. Para dotar a los sistemas con ordenador centralizado del nivel de seguridad adecuado y evitar que una “caída” de éste paralice todo el sistema, se empezaron a utilizar muchas veces controladores analógicos vinculados directamente al proceso, esto es, optimizados para la variable que debían controlar.
  • 16. Estos controladores son ahora los que realmente controlan el proceso, dejando al ordenador central la función de los cambios de puntos de consigna, es decir, el valor de referencia con el que se ha de comparar la variable controlada para mantenerla siempre optimizada.
  • 18.  El control distribuido es la evolución de los sistemas de control que se han expuesto en el punto anterior.  El control distribuido la potencia de tratamiento de la información se encuentra repartida en el espacio. Los sistemas de control distribuido fueron desarrollados para proporcionar las ventajas del control por ordenador pero con más seguridad y flexibilidad.
  • 19. a) Descartar el empleo de un único ordenador (control DDC) por el serio inconveniente de la seguridad y sustituirlo por varios controladores digitales capaces de controlar individualmente un cierto número de variables, para así “distribuir” el riesgo del control único. b) Cada controlador digital debía ser “universal”, es decir, disponer de algoritmos de control seleccionables por software, que permitieran resolver todas las situaciones de control y dieran así versatilidad al sistema. c) La velocidad en la adquisición de los datos y su salida hacia los actuadores debía ser en “tiempo real”, lo que obligaba a utilizar la tecnología más avanzada en microprocesadores.
  • 20. d) Para comunicar entre si los transmisores electrónicos de campo (que suministran datos), los controladores y las interfaces para la comunicación con el operador de planta, se adoptó el empleo de una vía de comunicaciones, en forma de cable coaxial instalado en la planta, con un recorrido paralelo a los edificios y a la sala de control. e) El panel clásico requerido por el control tradicional, se sustituirá por uno o varios monitores CRT, en los cuales, el operador con la ayuda del teclado/puntero deberá examinar las variables de proceso, las características de control, las alarmas, etc., sin perturbar el control de la planta y con la opción de cambiar cualquiera de las características de control de las variables de proceso.
  • 21. En esencia, la diferencia entre el control distribuido y el control clásico puede compararse a la existente entre una máquina cuya configuración se hace mediante el cambio de cables y otra donde cualquier modificación se hace por software.
  • 22. En este aspecto el ordenador personal es un elemento fundamental, tanto a nivel de planta como en escalafones superiores y permite la visualización de las señales de múltiples transmisores, el diagnóstico de cada lazo de control, el acceso a los datos básicos de calibración y a los datos de configuración de los transmisores.
  • 24. Controlador Básico: Es un módulo estructurado en torno a un microprocesador que permite realizar controles PID (Proporcional-Integral- Derivativo) y otros algoritmos de control basados en sumas, multiplicaciones, divisiones, relaciones, r aíces cuadradas, contadores, etc .
  • 25. Controlador multifunción: Utiliza en su programación un lenguaje de alto nivel y permite controlar procesos complejos en los que el regulador digital básico no puede:  Control de procesos por lotes o discontinuos (batch). Un ejemplo puede ser una cadena de dosificación en la que no se fabrica siempre el mismo producto y hay que estar variando la consigna de los dosificadores de acuerdo al producto o receta que se esté fabricando en el momento.  Control en tiempo real. La complejidad de las ecuaciones y la dinámica del proceso no pueden ser encomendadas a un controlador básico. El controlador multifunción suele estar constituido por un equipo basado en un ordenador personal con elevada capacidad operativa y de comunicación.
  • 26. Estación de trabajo del operador: Proporciona la comunicación con todas las señales de la planta para el operador de proceso, el ingeniero de proceso y el técnico de mantenimiento. La presentación de la información a cada uno de ellos se realiza mediante programas de operación.
  • 27. Niveles de un control distribuido: Combinando los conceptos de lazo de control y comunicaciones industriales, un sistema de control distribuido (DCS) consta de uno o más “niveles” de control, los cuales, están vinculados con el fin de ejecutar conjuntamente tareas complejas con un máximo de efectividad y una elevada optimización en el uso de los recursos.
  • 29. NIVEL 1: Es el denominado de planta o proceso y es el que físicamente se encuentra en contacto con el entorno a controlar. Para maximizar los beneficios de un DCS, en este nivel se utilizan sensores, actuadores y módulos de E/S de los denominados “inteligentes” y que generalmente están basados en microprocesadores (regulación digital).  Los sensores, transductores, actuadores y demás instrumentos de análisis, se encargan de comunicar las condiciones del proceso al sistema de control por un lado, y por otro, ajustan el proceso de acuerdo con las ordenes recibidas desde el sistema de control, del mismo nivel o superior.
  • 30. Nivel 2: Suele denominarse generalmente de control y regulación. Se encuentra la interface de operaciones de cada uno de los procesos controlados. La interface de operaciones o consola será una estación tipo ordenador personal, ya que constará de teclado, unidad de visualización y puntero. Esta interface permite al operador observar el estado del proceso y programar los elementos vinculados a él, individualmente si ello es necesario.
  • 31.  Nivel 3: Este nivel es el conocido como de mando de grupos y en él se sitúa la denominada en su día “interface del ingeniero” y que hoy en día suele conocerse como “interface para el control de la línea de producción”.  Esta interface de un DCS facilita la coordinación de las diferentes células existentes en el nivel inferior, a la vez que supervisa y controla toda una área, permitiendo obtener una visón más amplia de lo que se está ejecutando en la planta.
  • 32. En el NIVEL 3 de un sistema de control distribuido se produce la primera centralización, entendiendo por ello la concentración masiva de información, gracias a lo cual se pueden planificar estrategias sofisticadas en lo que a la producción industrial se refiere.
  • 33.  Nivel 4: Es el nivel de dirección de la producción. En este nivel se define la estrategia de la producción en relación con el análisis de las necesidades del mercado y se formulan previsiones de producción a largo plazo. Sobre estas previsiones, se planifica la producción en el NIVEL 3.
  • 34.  Supervisión de Procesos, en el que se utilizan fundamentalmente los recursos del procesador para mostrar dinámicamente el funcionamiento de un proceso.  El control, en el que el procesador, a través de interfaces de control específicas permite manipular directamente el proceso.
  • 35.  El sistema SCADA, Control Supervisado y Adquisición de Datos, en el que se realizan las dos funciones anteriores para sistemas relativamente complejos en los que generalmente esta involucrada las comunicaciones.  Control de calidad de fibras textiles.  Control de calidad de Papel.