24 abril 2009

Descripción básica de los sistemas de control distribuido

En este artículo vamos a profundizar en el conocimiento de los sistemas de control distribuido, una tecnología de automatización de la que hemos hablado ya en varias ocasiones (ver por ejemplo “Transferencia online de un sistema de control analógico a un moderno DCS”, “Claves para elegir autómatas programables y sistemas de control distribuido”, “Solución Siemens para el control de procesos industriales mediante DCS”, “Control en tiempo real del rendimiento de una planta de procesos”).

Las plantas industriales son inherentemente complejas, sistemas a gran escala requiriendo objetivos de automatización que entran mutuamente en conflicto. El control efectivo de tales sistemas sólo puede hacerse lo suficientemente flexible usando sistemas de automatización a gran escala, complejos y organizados adecuadamente como los sistemas de control computerizados distribuidos.

Estos sistemas son imprescindibles para plantas como las de producción de acero, donde millones de se fabrican millones de toneladas al año, y las operaciones se basan en numerosas zonas de trabajo y subsistemas asociados. A la automatización de las zonas de producción, deben añadirse controles a los servicios de control, mantenimiento y procesado de datos administrativos.

La dificultad de control y gestión de plantas complejas es más complicada por la necesidad permanente de una firme adaptación de la demanda cambiante, particularmente debida a las variaciones de calidad en las materias primas y al hecho de que, aunque los subsistemas individuales son plantas de procesos por lotes, se incorporan firmemente en los procesos aguas abajo o aguas arriba. Esto implica que los sistemas de automatización de plantas integrados tienen que controlar, coordinar, y programar los procesos de producción de la planta.

La complejidad de la estructura jerárquica de la automatización de las plantas industriales se expande más aún debido a que la mayoría de las subplantas implicadas están jerárquicamente organizadas.

Otro ejemplo típico de plantas organizadas jerárquicamente y distribuidas son los campos de gas y petróleo, que requieren conceptos de automatización similares. Por ejemplo la producción de gas incluye compresión, deshidratación, y purificación de componentes líquidos.

Las estaciones de desgasificación remotas, usualmente sin operador y completamente autónomas, deben estar equipadas con controladores multibucle y unidades de terminales remotos que periódicamente transfieren los datos, status, y reports de alarma al ordenador central. Estas estaciones pueden operar cuando falla el ordenador central.

La forma de adquirir, preprocesar, y transferir los datos a un ordenador central y obtener lso comaandos de control ahí se requiere una Platform a supervisory control data acquisition system, SCADA (sobre SCADA puede consultarse “Protegiendo de los hackers las SCADA Networks de instalaciones energéticas”, “Interesantes perspectivas de SCADA en la industria del petróleo y el gas” y “Breve introducción al control de procesos con CitectSCADA”). Se requier también un enlace adicional para interconexión de plataformas para intercambio coordinado de datos.

Finalmente, un ejemplo muy ilustrativo de un sistema organizado jerárquicamente, distribuido es el formado por un sistema de generación de energía y subsistemas de distribución integrados. Aquí, en la misma planta de generación, se reconocen diferentes subsistemas, como aire, gas, combustión, agua, vapor, enfriamiento, turbina y subsistemas de generación. Los subsistemas están jerárquicamente organizados y funcionalmente agrupados en:
  • Subsistemas de nivel de transmisión.
  • Subsistemas de nivel de subgrupo.
  • Subsistemas de nivel de grupo.
  • Subsistemas de nivel de unidad.
Bibliografía:
  • Coulouris, G., Dollimore, J. y Kindberg T. 1994. Distributed systems – concepts and design. ISA International Conference, New York, 2nd ed.
  • Shell, R. L. & Hall, E. L. Handbook of Industrial Automation