Arquitectura fundamental para la automatización de procesos

El controlador DeltaV sirve como la principal unidad de procesamiento en tiempo real dentro del Sistema de Control Distribuido DeltaV (DCS) de Emerson, proporcionando la ejecución de control determinista para continuos, lotes,y aplicaciones de fabricación discretasComo motor computacional de la arquitectura de automatización, este controlador ejecuta estrategias de control, gestiona datos de proceso,y interfaces con la instrumentación de campo para mantener una regulación precisa de los procesos industrialesDiseñados para aplicaciones de misión crítica, los controladores DeltaV ofrecen la fiabilidad, el rendimiento y la escalabilidad requeridos para operaciones complejas en química, farmacéutica, petróleo y gas,generación de energía, y otras industrias de procesos donde la integridad del sistema de control afecta directamente a la seguridad, la calidad y la productividad.

Arquitectura del sistema y plataforma de hardware

Los controladores DeltaV están diseñados con una arquitectura modular y escalable que admite varios requisitos de proceso:

Unidades de procesamiento del controlador:

• Configuraciones únicas y redundantes:Parejas de alta disponibilidad con transición automática por error

• Variantes de potencia de procesamiento:Diferentes niveles de rendimiento para aplicaciones de control simples y complejas

• Memoria integrada:Memoria flash para almacenamiento de aplicaciones y RAM para procesamiento en tiempo real

• Módulos especializados:Controladores de seguridad con certificación SIL 2/3 para funciones de seguridad instrumentadas

Integrar el subsistema de E/S:

• Marcaje electrónico con CHARM:Módulos inteligentes de E/S de un solo canal que proporcionan el acondicionamiento de la señal

• Tarjetas de entrada y salida tradicionales:Módulos de E/S analógicos y discretos de alta densidad

• Dispositivos de enlace de bus de campo de la Fundación:Integrar los segmentos de bus de campo en la arquitectura de control

• Soluciones de E/S remotas:E/S distribuida a través de varios protocolos de red

Energía y infraestructuras:

• Fuentes de alimentación de doble:Ingresos de energía alternada o continua redundantes

• Distribución de energía integrada:Condicionamiento y distribución de la energía dentro del gabinete del controlador

• Gestión térmica:Diseñados para temperaturas de funcionamiento industriales estándar

• Instalación física:Instalación de rieles o paneles DIN en recintos industriales estándar

Características de ejecución y rendimiento del control

Los controladores DeltaV proporcionan una ejecución de control determinista con atributos de rendimiento específicos:

Rendimiento de exploración y ejecución:

• Ejecución del control determinista:Tiempos de exploración garantizados para los circuitos de control críticos

• Tasa de ejecución múltiple:Soporte para diferentes frecuencias de ejecución del módulo de control

• Procesamiento basado en eventos:Respuesta a eventos y alarmas discretos

• Gestión de tareas en segundo plano:Funciones no críticas en el tiempo sin afectar a la ejecución del control

Capacidad y escalabilidad:

• Capacidad del módulo de control:Soporte para miles de bloques de funciones y módulos de control

• Capacidad de los puntos de entrada/salida:Escalable de cientos a decenas de miles de puntos de E/S

• Asignación de memoria:Memoria configurable para aplicaciones, historial y diagnósticos

• Conexiones de red:Soporte para múltiples segmentos de red de control

Capacidad de comunicación:

• Red de control (CNET):Red determinista de alta velocidad para la comunicación entre controladores

• Red de E/S:Comunicación con los módulos de E/S de CHARM y las tarjetas de E/S tradicionales

• Integración de la red de campo:Fundación Fieldbus, PROFIBUS, DeviceNet y Interfaz AS

• Conectividad de la empresa:OPC, Modbus TCP y otros protocolos de red de planta

Capacidades funcionales y métodos de control

Los controladores DeltaV admiten estrategias de control integrales para varias aplicaciones de procesos:

Control continuo:

• Algoritmos de control del PID:Implementaciones estándar, serie, proporción y cascada

• Control regulatorio avanzado:Estrategias de retroalimentación, anulación y disociación

• Control basado en el modelo:Apoyo para aplicaciones de control avanzado integradas

• Control con varias variables:Control coordinado de las variables de proceso en interacción

Control por lotes y discreto:

• Fases y recetas del lote:Ejecución por lotes conforme con la norma ISA-88

• Gráficos de funciones secuenciales:Programación gráfica para secuencias complejas

• Control basado en el Estado:Implementaciones de máquinas de estado finito

• Los módulos de equipo:Modulos de control reutilizables para operaciones por lotes

Sistemas de seguridad instrumentalizados:

• Resolvedores de la lógica de seguridad:Controladores de seguridad certificados por el TÜV

• Funciones de seguridad instrumentalizadas:Aplicaciones de seguridad con capacidad SIL 2/3

• Integración de las redes de seguridad:Comunicación con la E/S de seguridad y los dispositivos

• Diagnóstico del sistema de seguridad:Apoyo para el seguimiento continuo y las pruebas de prueba

Aplicaciones avanzadas:

• Control de procesos estadísticos:Cálculo y seguimiento en tiempo real del gráfico de SPC

• Modelo de control predictivo:Aplicaciones de control avanzado integradas o integradas

• Sistemas de lógica confusa y expertos:Estrategias de control basadas en normas

• Algoritmos personalizados:Calculaciones y estrategias de control definidas por el usuario

Integración y interoperabilidad de los sistemas

Los controladores DeltaV funcionan dentro de arquitecturas integrales de automatización:

Integración del sistema DeltaV:

• Integración de estaciones de trabajo:Comunicación ininterrumpida con el operador y las estaciones de ingeniería

• Integración de aplicaciones:Integración con DeltaV Batch, DeltaV SIS y otras aplicaciones DeltaV

• Conectividad histórica:Intercambio directo de datos con el historiador continuo DeltaV

• Gestión de activos:Integración con el administrador de dispositivos AMS para la gestión de dispositivos de campo

Integración de sistemas de terceros:

• Integración de PLC:Comunicación con Allen-Bradley, Siemens y otros sistemas PLC

• Integración del sistema de seguridad:Interfaz con los sistemas de seguridad instrumentalizados de terceros

• Conectividad del sistema de información:Conectividad OPC a los sistemas SCADA, MES y ERP

• Integración de sistemas heredados:Migración e integración con los sistemas de control antiguos

Arquitectura de red:

• Topología del sistema:Configuración de la estrella, el anillo y la red mixta

• Segmentación de la red:Separación de las redes de control, E/S y de información

• Redundancia de red:Redes duales para rutas de comunicación críticas

• Diagnóstico de red:Monitoreo continuo del estado y el rendimiento de la red

Medio ambiente de ingeniería y configuración

Los controladores DeltaV están configurados utilizando herramientas de ingeniería completas:

Estudio de control:

• Configuración gráfica:Programación lógica de bloques de funciones y escaleras

• Modelos de módulos de control:Estrategias y plantillas de control reutilizables

• Capacidad de importación/exportación:Gestión de bibliotecas y control de versiones

• Entorno de simulación:Pruebas y validación fuera de línea de las estrategias de control

Gestión del sistema:

• Configuración del controlador:Configuración del hardware y configuración de parámetros

• Gestión de descargas:Descarga controlada de las configuraciones a los controladores

• Control de versión:Gestión de las revisiones y cambios de configuración

• Generación de documentación:Generación automática de la documentación del sistema de control

Herramientas de diagnóstico y mantenimiento:

• Monitoreo en línea:Visión en tiempo real del rendimiento y del diagnóstico del controlador

• Herramientas para solucionar problemas:Display de diagnóstico y gestión de alarmas

• Horario de mantenimiento:Mantenimiento predictivo basado en el diagnóstico del controlador

• Optimización de activos:Recomendaciones de seguimiento y optimización del rendimiento

Características de fiabilidad, disponibilidad y mantenimiento

Los controladores DeltaV incorporan características que garantizan el funcionamiento continuo:

Arquitecturas de alta disponibilidad:

• Redundancia del controlador:Controladores de espera en caliente con transición automática de fallos

• Redundancia de E/S:Módulos de E/S redundantes y vías de comunicación

• Redundancia de energía:Fuentes de alimentación dobles con conmutación automática

• Redundancia de red:Redes duales para la comunicación crítica

Capacidades de diagnóstico:

• Autodiagnóstico:Monitoreo continuo de la salud del controlador

• Diagnóstico predictivo:Análisis de tendencias para el mantenimiento predictivo

• Registro de eventos:Historial de eventos completo para la resolución de problemas

• Seguimiento del rendimiento:Control en tiempo real de la carga y el rendimiento del controlador

Características de mantenimiento:

• Mantenimiento en línea:Reemplazo del módulo sin apagado del sistema

• Actualizaciones del firmware:Actualizaciones en línea para el firmware del controlador

• Copia de seguridad de configuración:Copiar automáticamente la configuración del controlador

• Gestión de repuestos:Modulos y componentes intercambiables

Seguridad y aplicación de la seguridad

Los controladores DeltaV incorporan características integrales de seguridad y protección:

Seguridad funcional:

• Controladores certificados de seguridad:Certificado TÜV para aplicaciones de seguridad

• Protocolos de las redes de seguridad:Comunicación segura para los sistemas de seguridad

• Separación de las aplicaciones de seguridad:Separación de la seguridad y el control básico de los procesos

• Apoyo al ciclo de vida de la seguridad:Herramientas para el diseño, la verificación y la validación de los sistemas de seguridad

Seguridad cibernética

• Control de acceso:Acceso basado en funciones a la configuración y a los parámetros del controlador

• Seguridad de la red:Firewalls, segmentación y protocolos de comunicación seguros

• Rutas de auditoría:Registro completo de los cambios de configuración y de los intentos de acceso

• Actualizaciones de seguridad:Parches y actualizaciones de seguridad regulares

Especificaciones medioambientales:

• Temperatura de funcionamiento:Intervalos de temperatura industriales para diversos entornos

• Humedad y contaminación:Protección contra los entornos industriales

• Cumplimiento EMC:Compatibilidad electromagnética para instalaciones industriales

• Aprobaciones de zonas peligrosas:Opciones para las instalaciones en zonas clasificadas

Aplicación en todas las industrias de procesamiento

Los controladores DeltaV se implementan en diversas aplicaciones industriales:

Procesamiento químico:

• Procesos continuos:Procesos de control, destilación y separación del reactor

• Operaciones por lotes:Producción por lotes de varios productos con gestión de recetas

• Instalaciones piloto:Control escalable desde el laboratorio hasta la escala de producción

• Servicios públicos y servicios externos:Utilidades de la planta y control del sistema de apoyo

Petróleo y gas:

• Producción en la línea ascendente:Control de la cabeza del pozo, separación y compresión

• Operaciones de mitad de línea:Control de tuberías y terminales

• Procesamiento a continuación:Operaciones de las unidades de refinería y mezcla

• Instalaciones de GNL:Liquefacción, almacenamiento y regasificación

Farmacéutica y biotecnología:

• Fabricación de API:Síntesis y purificación química

• Control del biorreactor:Procesos de fermentación y cultivo celular

• Sistemas de purificación:Filtración, cromatografía y ultrafiltración

• Servicios públicos y CIP:Utilidades limpias y sistemas de limpieza en el lugar

Generación de energía:

• Las plantas de combustibles fósiles:Control de la caldera, control de la turbina y equilibrio de la planta

• Ciclo combinado:Coordinación de las turbinas de gas y de vapor

• Energía renovable:Aplicaciones de energía solar térmica, biomasa y geotérmica

• Distribución de energía:Control y protección del sistema eléctrico de la planta

Alimentos y bebidas:

• Líneas de procesamiento:Procesamiento y envasado continuo

• Operaciones por lotes:Producción y mezcla basada en recetas

• Limpieza en el lugar:Limpieza y saneamiento automatizados

• Control de calidad:Monitoreo y control de la calidad en tiempo real

Rutas migratorias y de modernización

Los controladores DeltaV admiten la migración desde los sistemas de control heredados:

Migración del sistema heredado:

• Conversión de configuración:Herramientas para convertir configuraciones heredadas

• Migración por etapas:Migración gradual de los sistemas heredados a los sistemas DeltaV

• Soluciones de puertas de enlace:Integración temporal durante los proyectos de migración

• Formación y apoyo:Servicios integrales de apoyo a la migración

Expansión y modernización del sistema:

• Arquitectura escalable:Expansión progresiva de la capacidad del sistema

• Actualización de tecnología:Actualizaciones del controlador sin reingeniería del sistema

• Migración de aplicaciones:Mover las aplicaciones a plataformas de controladores más nuevas

• Mejora del rendimiento:Actualizaciones a controladores de mayor rendimiento

Práctica profesional y ingeniería de sistemas

La implementación efectiva del controlador DeltaV requiere experiencia especializada:

Ingeniería de sistemas:

• Diseño de la estrategia de control:Desarrollo de estrategias de control eficaces

• Diseño de la arquitectura del sistema:Asignación del controlador y diseño de la red

• Ingeniería del rendimiento:Tamaño y optimización del rendimiento

• Diseño del sistema de seguridad:Integración de las funciones de seguridad instrumentadas

Mejores prácticas de aplicación:

• Normas de configuración:Desarrollo y aplicación de normas de configuración

• Procedimientos de ensayo:Prueba exhaustiva de las estrategias de control

• Prácticas de documentación:Documentación completa del sistema

• Programas de formación:Formación de operadores, mantenimiento e ingeniería

Gestión del ciclo de vida:

• Mantenimiento del sistema:Programas de mantenimiento preventivo y predictivo

• Seguimiento del rendimiento:Monitoreo continuo del rendimiento del controlador

• Planificación de actualización:Planificación de la actualización de la tecnología y la actualización del sistema

• Gestión del conocimiento:Captura y transferencia de conocimientos del sistema

Conclusión: Control determinístico de la excelencia del proceso

Los controladores DeltaV proporcionan la ejecución de control determinista requerida para el funcionamiento preciso, fiable y seguro de los procesos industriales.Su integración en el sistema de automatización integral DeltaV crea un entorno de control cohesivo que apoya la mejora continuaA medida que los procesos industriales se vuelven cada vez más complejos e interconectados, los controladores DeltaV evolucionan con una mayor potencia de procesamiento.funcionalidad avanzadaEl diseño adecuado del sistema, la configuración y el mantenimiento aseguran que estos controladores ofrecen el rendimiento, la fiabilidad, la eficiencia y la seguridad.y seguridad requeridas para aplicaciones industriales de misión críticaSu desarrollo continuo refleja el avance de la tecnología de los sistemas de control.incorporar la innovación digital manteniendo la robustez y el determinismo esenciales para el control de procesos industriales.