Sistemas digitales de control de procesos /
Sergio V. Szklanny, Carlos R. Behrends.
- 2da
- Buenos Aires : Victor F. Marinescu, 1994
- 273 p.
CONTENIDO 1. Introducción 2. Evolución histórica de los Sistemas de Control 2.1. La evolución de la industria de producción 3 2.2. La evolución de la tecnología informática 5 2.3. La evolución del control automático 7 2.3.1. Orígenes 7 2.3.2. Instrumentación neumática 9 2.3.3. Instrumentación electrónica 11 2.3.4. Introducción de la tecnología digital en el área de control automático 12 2.3.4.1. Antecedentes 12 2.3.4.2. Expansión 13 2.3.4.3. La información 14 2.4. Resumen e integración 16 2.5. Referencias 3. Microprocesadores 19 3.1. Introducción, Definiciones y Términos Usuales 20 3.2. Descripción de los Componentes y su Interrelación 21 3.2.1. El Microprocesador 22 3.2.2. Buses 23 3.2.3. Memorias 24 3.2.4. Interfases de Entrada/Salida 25 3.2.4.1. Interfases de Entrada/Salida Serie 25 3.2.4.2. Interfases Analógico-Digital y Digital-Analógico 25 3.3. Funcionamiento 26 3.4. Resumen e integración 27 3.5. Cuestionario 27 3.6. Referencias 27 4. Controladores Lógicos Programables 29 4.1. Estructura de un PLC 32 4.2. Clasificación 35 4.2.1. Clasificación por construcción 35 4.2.2. Clasificación por capacidad 37 4.2.3. Clasificación por cantidad de E/S 37 4.3. Entradas y Salidas 37 4.3.1. Entradas discretas 40 4.3.2. Salidas discretas 41 4.3.3. Entradas analógicas 42 4.3.4. Salidas analógicas 45 4.3.5. Entradas/Salidas BCD 45 4.3.6. Entradas/Salidas especiales 45 4.3.7. Módulos inteligentes 47 4.4. Unidad central de proceso (CPU) 48 4.4.1. Procesador 48 4.4.2. Memoria 50 4.5. Programación 51 4.5.1. Algebra booleana 51 4.5.2. Operaciones adiconales requeridas para aplicaciones industriales 54 4.5.3. Representaciones utilizadas en aplicaciones industriales 55 4.5.3.1. Diagramas lógicos 57 4.5.3.2. Listado de instrucciones (mnemónicos) 59 4.5.3.3. Lógica en escalera 61 4.5.3.4. Programación estructurada y Lenguajes de alto nivel 62 4.5.3.5. Gráfico Funcional Secuencial (SFC Secuencial Function Charts) 63 4.6. Equipos de programación 64 4.7. Interfases con el operador 65 4.8. PC funcionando como PLC: Soft PLC 66 4.9. Redundancia 66 4.9.1. Algunas definiciones 66 4.9.2. ¿Cuándo se utiliza redundacia? 67 4.9.3. PLC simple 68 4.9.4. PLC con CPU redundante y E/S simples 68 4.9.5. PLC con CPU y E/S redundantes 69 4.9.6. PLC triple redundante 70 4.9.7. Sistemas instrumentados de seguridad 71 4.10. Resumen e integración 72 4.11. Cuestionario 73 4.12. Referencias 73 5. Instrumentos Unilazo Programables 75 5.1. Descripción de instrumentos unilazo programables - Introducción 75 5.2. Características generales 76 5.2.1. Interfase con el operador 76 5.2.2. Configuración 76 5.2.3. Comunicaciones 77 5.2.4. Instalación 77 5.2.5. Características adicionales 78 5.3. Características particulares 78 5.3.1. Controladores 78 5.3.2. Computadores de caudal 79 5.3.3. Registradores 79 5.4. Implementación de algoritmos de control en equipos digitales - Introducción 81 5.5. El algoritmo PID 81 5.6. Controladores PID digitales 85 5.6.1. Tiempo de barrido 85 5.6.2. Como se implementa el algoritmo PID en los instrumentos digitales (discretización) 87 5.6.2.1. Algoritmos posicionales 88 5.6.2.2. Algoritmos incrementales 89 5.7. La Autosintonía 90 5.7.1. Autosintonía a lazo abierto 90 5.7.2. Autosintonía a lazo cerrado 92 5.8. La lógica difusa (Fuzzy logic) 95 5.9. Resumen e integración 97 5.10. Cuestionario 98 5.11. Referencias 98 6. Sistemas de Control Distribuido (DCS) 99 6.1. Concepto de Sistema de Control Distribuido 99 6.2. Arquitectura de los Sistemas de Control Distribuidos 100 6.2.1. Subsistema de interfase con los operadores y usuarios varios 101 6.2.2. Subsistema de procesamiento de los algoritmos de control 103 6.2.2.1. implementando la estratégia de control 104 6.2.2.2. Creación de pantallas 109 6.2.2.3. Ejecución de la estrategia de control 109 6.2.3. Sub sistema de almacenamiento de información para el adecuado funcionamiento del sistema y otras aplicaciones 113 6.2.3.1. Otras aplicaciones 113 6.2.3.1.1. Módulo de registro histórico 113 6.2.3.1.2. Paquete de reportes 114 6.2.4. Subsistema de conversión y adecuación de señales provenientes de proceso 116 6.2.5. Sub sistema de interfase con otros sistemas 116 6.2.6. Sub sistema de interconexión y de comunicaciones 117 6.3. Algunas recomendaciones asociadas con los DCS 117 6.4. Resumen e integración 118 6.5. Cuestionario 118 6.6. Referencias 119 7. Redes Digitales de Datos" n " Sistemas de Control de Procesos 121 7.1. El esquema maestro - esclavo 122 7.1.1. EIA-RS232 y EIA-RS485 124 7.1.2. El acceso al medio físico 125 7.1.3. Envío de mensajes 128 7.1.3.1. Transmisión sin delimitadores 129 7.1.3.2. Transmisión en formato ASCII, con delimitadores 129 7.1.3.3. Transmisión con delimitadores e inserción de carácter 130 7.1.4. Reconocimiento de errores 131 7.1.4.1. Bit de paridad 132 7.1.4.2. Bit de paridad transversal y longitudinal 132 7.1.4.3. Código de Redundancia Cíclica o CRC 132 7.1.4.4. ¿y si alguno de estos métodos detecta un error?133 7.1.5. Comandos 134 7.2. El modelo ISO/OSI 134 7.2.1. Nivel 1: Físico (Physical Layer) 135 7.2.2. Nivel 2: Enlace (Data Link Layer) 136 7.2.3. Nivel 3: Red (Network Layer) 136 7.2.4. Nivel 4: Transporte (Transport Layer) 137 7.2.5. Nivel 5: Sesión (Session Layer) 137 7.2.6. Nivel 6: Presentación (Presentation Layer) 137 7.2.7. Nivel 7: Aplicación (Application Layer) 137 7.2.8. Resumen del modelo ISO/OSI 137 7.3. Topologías 139 7.3.1. Enlaces punto a punto 139 7.3.2. Redes de difusión 140 7.4. Medios físicos de transmisión 140 7.5. Codificación de bit 141 7.6. Direccionalidad de la comunicación 142 7.7. Análisis de esquema maestro-esclavo, desde el punto de vista del modelo ISO/OSI 142 7.8. Ejemplos de protocolos, Parte 1 143 7.8.1. Ethernet, IEEE 802.2 e IEEE 802.3 143 7.8.1.1. Medios Físicos - Modelo ISO/OSI - Nivel 1 144 7.8. 1. 1. 1. Cable Coaxil 144 7.8.1.1.2. Par trenzado 144 7.8.1.1.3. Fibra óptica 144 7.8.1.1.4. Otras características: PoE (Power over Ethernet) 144 7.8.1.1.5. Comunicación inalámbrica 145 7.8.1.2. Subcapa de Acceso al medio: Modelo ISO/OSI Nivel 2 146 7.8.2. Token bus, IEEE 802.4 147 7.8.3. Token ring, IEEE 802.5 148 7.8.4. Comparación entre las LAN presentadas 150 7.8.5. Tecnología ATM 152 7.8.6. FDDI 153 7.8.7. TCP/IP 153 7.8.8. NovellNetWare, SPX/IPX 153 7.8.9. NetBIOS 154 7.9. Análisis de los servicios existentes en el nivel de la capa de aplicación de los protocolos presentados, y de aquellos servicios requeridos en un protocolo industrial 155 7.10. Ejemplos de protocolos, Parte 2 155 7.10.1. Repetidores, hubs, bridges, switches, enrutadores y gateways 156 7.11. Servidor Web 158 7.12. Aumentando la disponibilidad de redes ethernet: Anillo y mallas 159 7.12.1. Topología de anillo de mayor disponibilidad 159 7.12.2. Topología malla (mesh) 159 7. 13. Resumen e Integración 161 7.14. Cuestionario 161 7.15. Referencias 161 8. Sistemas de Control Basados en PC (Software SCADA) 163 8.1. Partes de un Sistema de Control Basado en PC 164 8.2. Clasificación 165 8.2.1. Sistemas externos 165 8.2.2. Sistemas Internos 166 8.3. El dispositivo de entrada/salida 167 8.4. El Software de Control y Adquisición de Datos 168 8.5. Partes básicas de un paquete de software basado en PC 168 8.5.1. Creando la estrategia de control 169 8.5.2. Creando las pantallas 170 8.5.3. Ejecución de la estrategia de control 170 8.5.4. Visualización de la base de datos 171 8.6. El driver de comunicaciones 171 8.7. Otras aplicaciones 174 8.8. Sistema operativo y plataformas 175 8.9. Características de la computadora 176 8.10. Integración de PCs en red 176 8.10.1. Concentrador de datos 178 8.10.2. Duplicación de la base de datos 178 8.10.3. Tablas cruzadas 179 8.10.4. Acceso por identificación de nodo y TAG 179 8.10.5. Redundancias 180 8.11. Ejemplos de aplicación 180 8.12. Resumen e integración 180 8.13. Cuestionario 183 8.14. Referencias 183 9. La Interfase al Operador 185 9.1. Evolución histórica 186 9.2. Aspectos tecnológicos 190 9.2.1. Componentes de una Estación de Trabajo 190 9.2.1.1. Monitor 190 9.2.1.2. Periféricos 193 9.2.2. Creación de pantallas 194 9.2.2.1 El Template 195 9.2.2.2. La conexión ala base de datos 195 9.2.3. Visualización de pantallas 196 9.2.4. Formatos para la presentación de información 196 9.2.4.1. Pantallas predefinidas 196 9.2.4.2. Pantalla tipo mímica 199 9.2.4.3. Mediciones Dinámicas de Rendimiento 200 9.2.5. Influencia del avance tecnológico de los sistemas informáticos 201 9.2.6. Los Paneles de Operación (Operator Panel) 202 9.3. Aspectos humanos del diseño de pantallas 202 9.3.1. El usuario 202 9.3.2. La disposición de los elementos en la pantalla 203 9.3.3. Detalles de la pantalla 205 9.3.4. Características del monitor y de la sala 206 9.4. Resumen e Integración 208 9.5. Cuestionario 208 9.6. Referencias 208 10. Transmisores Inteligentes 211 10.1. Características generales de un transmisor 213 10.1.1. Algunas definiciones 215 10.2. Indicadores de prestaciones (performance) de un transmisor 218 10.3. Introducción a los transmisores basados en microprocesador (en adelante, los llamaremos transmisores inteligentes) 219 10.4. Arquitectura de un transmisor inteligente 220 10.5. Características de exactitud, rangeability, efecto de la temperatura ambiente y turndown 222 10.6. Modificación en campo del rango 224 10.7. Generación de señal de 4 a 20 mA 226 10.8. Diagnóstico continuo de los componentes 227 10.9. Configuración por software 227 10.10. Base de datos local con información correspondiente al transmisor 227 10.11. Introducción a las comunicaciones de transmisores inteligentes con Sistemas de Control 228 10.11.1. El transmisor comunicando la variable de proceso por medio de una señal de 4 a 20 mA 229 10.11.2. El transmisor comunicándose digitalmente con el Sistema de Control 229 10.12. El dispositivo de configuración 230 10.13. Resumen e Integración 232 10.14. Cuestionario 233 10.15. Referencias 233 11. Sistemas Industriales Abiertos 235 11.1. Introducción a los sistemas administrativos abiertos 235 11.1.1. La tecnología Cliente/Servidor 237 11.1.2. Bases de Datos Relaciónales 241 11.1.3. Sistemas Operativos (Operating System, OS) 243 11.1.3.1. UNIX 244 11.1.3.2. Windows 244 11.1.3.3. Linux 245 11.1.4. ¿Es Windows un sistema abierto? 245 11.1.5. Interfase Abierta para Programas de Aplicación 245 11.1.6. X-Window 246 11.2. ¿y cuál es la situación de los sistemas de control de procesos? 248 11.3. Arquitectura 249 11.4. Integración de los dominios de control 251 11.5. Administración de Información en Tiempo Real 252 11.6. Administración de la información histórica 255 11. 7. Sistema Operativo (OS) 257 11.8. Resumen e integración: ¿Cerrando el círculo? 258 11.9. Cuestionario 259 11.10. Referencias 260 12. Sistemas SCADA (geográficos) 261 12.1. Remote Terminal Units, RTU 262 12.1.1. Clasificación de RTUs por su capacidad 263 12.1.2. Clasificación de RTUs por la cantidad de E/S 263 12.1.3. Otras características de las RTUs 264 12.2. Estación Maestra 266 12.3. El Sistema de Comunicaciones 268 12.4. Otras Clasificaciones de sistemas SCADA 269 12.4.1. Sistemas lineales 269 12.4.2. Sistemasramificados 269 12.5. Ejemplos 270 12.5.1. Aplicación en un yacimiento de petróleo 270 12.5.2. Lectura Automática de Mediciones (Automated Metering Reading, AMR) 271 12.5.3. Aplicación en un oleoducto 272 12.6. Resumen e Integración 275 12.7. Cuestionario 276 12.8. Referencias 276
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