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Instrumentación Digital y Redes Industriales

INDICE

UNIDAD I: “TRANSMISORES DIGITALES”

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................. 1 2. OBJETIVOS ......................................................................................... 1 3. TRANSMISORES DIGITALES ........................................................ 1

3.1 Transmisor “Intelligent” ....................................................... 2 3.2 Transmisor “Smart” ............................................................... 2 3.3 Transmisor Digital .................................................................. 3

4. DIFERENCIAS ENTRE LOS TRANSMISORES DIGITALES Y LOS ANALÓGICOS ............................................................................ 3 5. VENTAJAS DE LOS TRANSMISORES DIGITALES .................... 3 6. VENTAJA DE LOS TRANSMISORES ANALÓGICOS................ 4 7. DESVENTAJAS DE LOS TRANSMISORES ANALÓGICOS ...... 4 8. TIEMPO REAL ................................................................................... 5 9. VÁLVULAS INTELIGENTES DE CONTROL .............................. 6 10. RESUMEN .......................................................................................... 7 11. EJEMPLOS DE APLICACIÓN: ........................................................ 8 12. AUTOCOMPROBACIÓN .............................................................. 11 13. SOLUCIONES ................................................................................. 11

UNIDAD II: “CONTROLADORES DIGITALES”

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 12 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 12 3. CONTROLADORES DIGITALES ................................................. 12 4. VENTAJAS DE LOS CONTROLADORES DIGITALES ............ 12 5. TIPOS DE ENTRADAS ................................................................... 13 6. TIPOS DE SALIDAS ........................................................................ 14 7. COMUNICACIONES ..................................................................... 14 8. WATCH DOG (PERRO GUARDIÁN) ......................................... 15 9. TIPOS DE CONFIGURACIÓN ...................................................... 15

9.1 Configuración Estructurada .............................................. 15 9.2 Configuración Por Bloques ................................................. 16

10. TIPOS DE SINTONÍA ..................................................................... 16 10.1 Manual .................................................................................. 16 10.2 Adaptiva ................................................................................ 16

10.2.1 Auto sintonía .............................................................. 17 10.2.2 Self-Tuning ................................................................. 18 10.2.3 Ganancia Programada (Gain Scheduling): ............ 18

11. RESUMEN ........................................................................................ 19


12. AUTOCOMPROBACIÓN .............................................................. 20 13. SOLUCIONARIO ............................................................................ 20

UNIDAD III: “SELECCIÓN DE CONTROLADORES”

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 22 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 22 3. CONTROLADOR STAND-ALONE (AUTOSUFICIENTE) ...... 22

3.1 SLC (Single Loop Controller) ................................................ 22 3.2 Controlador Multilazo ........................................................... 23

3.2.1 Tamaño Del Controlador ............................................. 23 3.2.2 Tipos De Entradas Y Salidas ........................................ 24 3.2.3 Funciones Del Controlador .......................................... 24 3.2.4 Modos De Control ........................................................ 24 3.2.5 Tipos De Sintonía .......................................................... 24 3.2.6 Entradas Y Salidas Binarias .......................................... 25

3.3 Otras Funciones: ................................................................... 25 3.3.1 Ramp & Soak (Perfil De Set Point) .............................. 25 3.3.2 Control Fuzzy (Lógica Difusa) .................................... 25 3.3.4 Comunicaciones ............................................................. 26

4. INTELIGENCIA ARTIFICIAL ....................................................... 28 4.1 Estrategias Inteligentes De Control ................................... 28

4.1.1 Control Experto: ............................................................ 28 4.1.2 Control Fuzzy ................................................................ 29 4.1.3 Redes Neuronales Artificiales ..................................... 29 4.1.4 Control Híbrido ............................................................. 29

5. RESUMEN ........................................................................................ 30 6. AUTOCOMPROBACIÓN .............................................................. 30 7. SOLUCIONARIO ............................................................................ 31

UNIDAD IV: “COMUNICACIÓN INDUSTRIAL”

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 32 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 32 3. SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES .................................... 32 4. PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA COMUNICACIÓN DIGITAL . 33 5. MEDIOS DE TRANSMISIÓN ........................................................ 34

5.1 Cables Trenzados (Twisted Cable) .................................... 34 5.2 Cables coaxiales .................................................................... 35 5.3 Cable de fibra óptica ............................................................ 35

6. MODOS DE TRANSMISIÓN ......................................................... 36 6.1 Transmisión Paralela ............................................................ 36 6.2 Transmisión en serie ............................................................ 36 6.3 Interfaz ................................................................................... 37 6.4 Temporización ...................................................................... 37

6.4.1 Modo Asíncrono………………………………………..37


6.4.2 Modo Síncrono…………………………………………38 6.5 Modos de comunicación ...................................................... 38 6.6 Velocidad de transmisión .................................................... 39

7. NORMAS DE INTERFAZ .............................................................. 39 7.1 Lazo de corriente de 20 Ma ................................................. 40 7.2 Interfaz Rs-232c ..................................................................... 40 7.3 Interfaz Rs-422 ...................................................................... 40 7.4 Interfaz Rs-485 ...................................................................... 41 7.5 Interfaz Iec 1158-2 ................................................................. 41 7.6 Gateway: interfaz a otras redes .......................................... 42 7.7 Acceso De Bus ....................................................................... 42

8. RESUMEN ........................................................................................ 43 9. EJEMPLOS DE APLICACIÓN ....................................................... 43

Model 266 - RS-232 to RS-485 Interfaz Converter………...44 Model 266 Specifications…………………………………… 44

10. AUTOCOMPROBACIÓN .............................................................. 45 11. SOLUCIONARIO ........................................................................... 45

UNIDAD V: “REDES INDUSTRIALES”

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 46 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 46 3. ESTRUCTURA DE REDES ............................................................. 46

3.1 Estructura en estrella ........................................................... 47 3.2 Estructura en anillo .............................................................. 47 3.3 Estructura en bus .................................................................. 48

4. ADMINISTRACIÓN DE REDES ................................................... 50 5. TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL .................................................... 51 6. CHEQUEO DE ERRORES .............................................................. 51

6.1 Bit de paridad ........................................................................ 52 6.2 Bit De Paridad Transversal ................................................. 52 6.3 Código De Redundancia Cíclica O Crc ............................. 52

7. SISTEMAS ABIERTOS Y CERRADOS ......................................... 52 8. MODELO DE INTERCONEXIÓN DE SISTEMAS ABIERTOS. 53

8.1 Capa física .............................................................................. 54 8.2 Capa de enlace ...................................................................... 55

8.3 Capa de red……………………………………….…55 8.4 Capa de transporte ............................................................... 55 8.5 Capa de sesión ...................................................................... 55 8.6 Capa de presentación ........................................................... 55 8.7 Capa de aplicación ............................................................... 56

9. INTEGRACIÓN ............................................................................... 56 10. RESUMEN ........................................................................................ 56 11. EJEMPLOS DE APLICACIÓN ....................................................... 57 12. AUTOCOMPROBACIÓN .............................................................. 57 13. SOLUCIONARIO ............................................................................ 58


UNIDAD VI: “PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN” 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 59 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 59 3. VENTAJAS DE LA COMUNICACIÓN DIGITAL ..................... 59 4. PROTOCOLO HART ...................................................................... 60 5. SISTEMAS DE BUSES DE CAMPO .............................................. 62

5.1 ASI (Actuator/ Sensor Interface) ....................................... 63 5.2 CAN (Controller Area Network) ....................................... 64 5.3 Devicenet .............................................................................. 65 5.4 Interbus S ............................................................................... 65 5.5 Profibus Fms .......................................................................... 66 5.6 Foundation Fieldbus ........................................................... 67

6. RESUMEN ........................................................................................ 68 7. EJEMPLOS DE APLICACIÓN ....................................................... 69 8. AUTOCOMPROBACIÓN .............................................................. 69 9. SOLUCIONES .................................................................................. 70

UNIDAD VII: “CONTROL BASADO EN COMPUTADORA”

1. INTRODUCCIÓN .......................................................................... 71 2. OBJETIVOS ..................................................................................... 71 3. SISTEMAS DIGITALES EN LA INDUSTRIA ......................... 71

3.1 Categorías de los sistemas digitales ..................................... 71 3.2 Hardware/ Software ............................................................ 72

4. SISTEMAS DE CONTROL BASADO EN PC .......................... 73 5. CLASIFICACIÓN ........................................................................... 74

5.1 Sistemas Externos ................................................................. 74 5.2 Sistemas Internos .................................................................. 74

6. EL DISPOSITIVO DE ENTRADA/ SALIDA ............................ 75 7. SOFTWARE DE SUPERVISIÓN Y CONTROL ....................... 76 8. INTERFAZ DEL OPERADOR ..................................................... 77

8.1 Factores humanos ................................................................ 77 8.2 Factores ambientales ........................................................... 77 8.3 Factores funcionales ............................................................ 78

9. TIPOS DE INTERFACES DEL OPERADOR ............................ 78 9.1 Interfaz gráfica ..................................................................... 78 9.2 Indicadores, registradores y data loggers ........................ 79

10. RESUMEN ....................................................................................... 80 11. EJEMPLO DE APLICACIÓN ....................................................... 81 12. AUTOCOMPROBACIÓN ............................................................ 81 13. SOLUCIONES ................................................................................. 82


UNIDAD VIII: “SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS”

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 83 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 83 3. PARTES DE UN SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS .... 83 4. TRANSDUCTORES......................................................................... 84 5. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL ........................................ 84

5.1 Amplificación ........................................................................ 85 5.2 Aislamiento ........................................................................... 85 5.3 Filtrado .................................................................................... 85 5.4 Excitación ............................................................................... 85 5.5 Linealización ........................................................................... 86

6. HARDWARE DE ADQUISICIÓN DE DATOS ........................... 86 6.1 Consideraciones básicas de entradas analógicas ............. 86

6.1.1 Velocidad de muestreo………………………………. 87 6.1.2 Multiplexado …………………………………………...87 6.1.3 Resolución………………………………………………87 6.1.4 Rango ……………………………………………………87

6.2 Consideraciones Críticas De Entradas Analógicas ......... 88 7. ENTRADAS/ SALIDAS DIGITALES ........................................... 88 8. CONTADORES Y TEMPORIZADORES ...................................... 88 9. SOFTWARE ...................................................................................... 89

9.1 Software de aplicación ......................................................... 89 10. RESUMEN ........................................................................................ 89 11. EJEMPLO DE APLICACIÓN ......................................................... 90 12. AUTOCOMPROBACIÓN .............................................................. 90 13. SOLUCIONES .................................................................................. 91

UNIDAD IX: “SISTEMA SCADA” 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 92 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 92 3. PARTES DE UN SISTEMA SCADA ............................................. 92 4. REMOTE TERMINAL UNIT, RTU ............................................... 94 5. CLASIFICACIÓN DE RTUS POR SU CAPACIDAD ................. 95 6. CLASIFICACIÓN DE RTUS POR LA CANTIDAD DE E/S ..... 95 7. OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LAS RTUS .............................. 96

7.1 Reporte por excepción ............................................................ 97 7.2 Recepción y reenvío de mensajes ....................................... 97

8. ESTACIÓN MAESTRA ................................................................... 98 8.1 Computadora personal Pc ................................................. 100 8.2 Red de computadoras personales Pc ............................... 100 8.3 Workstations ........................................................................ 100 8.4 Minicomputadoras ............................................................... 101 8.5. Combinación de estas configuraciones con Plcs ............ 102

9. EL SISTEMA DE COMUNICACIONES ..................................... 103 10. CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS SCADA ................................ 103


10.1 Sistemas lineales ................................................................. 104 10.2 Sistemas ramificados .......................................................... 105

11. RESUMEN ...................................................................................... 105 12. EJEMPLO DE APLICACIÓN ....................................................... 105 13. AUTOCOMPROBACIÓN ............................................................ 107 14. SOLUCIONES ................................................................................ 107

UNIDAD X: “SISTEMAS DE CONTROL DISTRIBUIDO”

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................... 108 2. OBJETIVOS ..................................................................................... 108 3. EVOLUCIÓN DE LOS DCS ......................................................... 108 4. ARQUITECTURA .......................................................................... 110

4.2 Subsistemas de control ...................................................... 112 4.3 Subsistemas de recolección de datos ............................... 115 4.4 Subsistemas computacionales de procesos .................... 115 4.5 Redes de comunicación ..................................................... 117

5. TENDENCIAS FUTURAS ............................................................ 119 6. RESUMEN ...................................................................................... 120 7. EJEMPLO DE APLICACIÓN ....................................................... 120 8. AUTOCOMPROBACIÓN ............................................................ 121 9. SOLUCIONES ................................................................................ 121

UNIDAD XI: “SISTEMA CON PLC”

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................... 122 2. OBJETIVOS ..................................................................................... 122 3. HISTORIA ...................................................................................... 122 4. FUNCIONES CARACTERÍSTICAS ............................................ 123 5. ESTRUCTURA ............................................................................... 124

5.1 Sección del procesador ....................................................... 125 5.2 Fuente de alimentación ...................................................... 125 5.3 Memoria ............................................................................... 125 5.4 Unidad central de procesamiento: ................................... 126

6. SOFTWARE DEL PROCESADOR .............................................. 126 7. SOFTWARE DE USUARIO .......................................................... 126

7.1 Configuración: .................................................................... 126 7.2 Lenguajes ............................................................................. 126

8. PROGRAMACIÓN ....................................................................... 128 8.1 Programación ......................................................................... 128 8.2 Monitoreo ............................................................................... 128 8.3 Almacenamiento del programa ......................................... 128 8.4. Documentación .................................................................... 128

9. SISTEMAS DE ENTRADA- SALIDA (I/O) ............................... 129


9.1 I/O Directos ........................................................................ 129 9.2 Sistemas I/O Paralelos ....................................................... 129 9.3 Sistemas I/O Serie .............................................................. 129

10. MÓDULOS I/O ............................................................................. 130 10.1 Salidas de seguridad piloto: ............................................... 130 10.2 Salidas de propósito general: ............................................ 130 10.3 Entradas Discretas: ............................................................... 130 10.4 I/O Analógicas: .................................................................. 131 10.5 I/O de propósito especial: ................................................. 131

11. COMUNICACIONES ................................................................... 131 11.1 Comunicaciones punto a punto ........................................ 131 11.2 Redes de comunicación ..................................................... 131

12. CONFIABILIDAD ......................................................................... 132 12.1 Inmunidad al ruido ............................................................. 132 12.2 Disponibilidad ....................................................................... 133

13. NORMAS GENERALES PARA LA SELECCION DE UN PLC .................................................................................................. 133

14. RESUMEN ...................................................................................... 134 15. EJEMPLOS DE APLICACIÓN ..................................................... 135 16. AUTOCOMPROBACIÓN ............................................................ 135

UNIDAD XII: “SISTEMA INDUSTRIAL ABIERTO” 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................... 137 2. OBJETIVOS ..................................................................................... 137 3. SISTEMAS INDUSTRIALES ABIERTOS ................................... 137 4. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS ADMINISTRATIVOS

ABIERTOS ...................................................................................... 138 4.1 La tecnología cliente/servidor .......................................... 139 4.2 Bases de datos relacionales .................................................... 141 4.3 Sistemas Operativos (Operating System, Os) .................. 143 4.4 Interfaz abierta para programas de aplicación ................ 145 4.5 X-Windows ............................................................................ 146

5. SITUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE PROCESOS ..................................................................................... 147

6. ARQUITECTURA .......................................................................... 149 7. INTEGRACIÓN DE LOS DOMINIOS DE CONTROL ............ 151 8. RESUMEN ...................................................................................... 152 9. EJEMPLO DE APLICACIÓN ....................................................... 153 10. AUTOCOMPROBACIÓN ............................................................ 153 11. SOLUCIONES ................................................................................ 154

Comunicaciones en la industria 1

UNIDAD I

“TRANSMISORES DIGITALES”

1. INTRODUCCIÓN

Al cambiar un instrumento analógico por uno digital se debe conocer cuáles son las nuevas posibilidades y qué limitaciones hay. Se debe conocer cuáles son las diferencias entre un transmisor o una válvula inteligente, respecto a un instrumento analógico.

2. OBJETIVOS

Diferenciar entre los instrumentos “intelligent”, “smart” y digitales.

Identificar las ventajas y desventajas de un instrumento digital con respecto a un analógico.

Definir si un instrumento digital está trabajando en tiempo real.

Enumerar las ventajas y desventajas de una válvula digital de control.

3. TRANSMISORES DIGITALES

Recordemos algunos conceptos:

Una señal análoga varia en forma continúa con respecto al tiempo.

Una señal digital tiene valores discretos, representados por números.

Una señal análoga es digitalizada con un ADC.

Debido al tiempo necesario para cuantificar una señal los instrumentos digitales no realizan una medición continua, sólo se toman muestras (samples) de la señal.

Figura N° 1: Conversión Analógica / Digital

Los transmisores digitales digitalizan la señal análoga medida y utilizan un microprocesador.

2 Comunicaciones en la industria

Se clasifican en:

3.1 Transmisor “Intelligent”

Al poseer un microprocesador realiza funciones que no hacen los analógicos: linealiza, compensa en función de otra variable medida o algoritmos y otras.

Figura N° 2: Señales de Entrada y Salida de un Transmisor “Intelligent” o de un “Smart”

3.2 Transmisor “Smart”

Su salida es analógica de 4 a 20 mA, y se puede comunicar con un “hand-held” usando modulación en la salida.

Figura N° 3: Conexión de Transmisor “Smart”


3.3 Transmisor digital

Totalmente digital, inclusive la salida. Aunque puede tener salida analógica de 4 a 20 mA. Los instrumentos “fieldbus” (de campo) son de este tipo.

Figura N° 4: Señales de Entrada y Salida de un Transmisor Digital

4. DIFERENCIAS ENTRE LOS TRANSMISORES DIGITALES Y LOS ANALÓGICOS

Los componentes electrónicos son diferentes: En un instrumento analógico se utilizan circuitos lineales como los OPAMP’s. En los instrumentos digitales se utiliza microprocesador, convertidores ADC, y DAC si se disponen de salidas analógicas.

La señal de salida analógica es generada en forma distinta. En un instrumento digital proviene de un DAC.

5. VENTAJAS DE LOS TRANSMISORES DIGITALES

Son flexibles en sus funciones: disponen de más funciones, por la facilidad de la manipulación de números por un microprocesador. Las funciones pueden ser modificadas o ampliadas cambiando el firmware.

La salida analógica de 4 a 20 mA es independiente del circuito de medida, su rango puede ser distinto al del instrumento.

La calibración y linealización son realizados digitalmente.

La linealización puede caracterizarse para ecualización de un sensor en particular.


Las técnicas digitales de acondicionamiento son más poderosas.

Compensa del drift del sensor con la ayuda de un sensor de temperatura.

Mayor exactitud.

Mayor rangeabilidad.

Auto diagnóstico.

Capacidad de comunicación, como en los instrumentos smart y digitales.

En la siguiente figura se puede apreciar la independencia del circuito de medida y el circuito de salida, los ajustes se hacen de forma independiente.

Entrada de

SensorA/D

CPU

D/APV

Señal

Análoga

Representación

Digital de PV

Representación

Digital de Salida

4 a 20 mA

Ajuste de mínimo

y máximo

Ajuste de mínimo

y máximo

Figura N° 5: Arquitectura de un Transmisor Digital

6. VENTAJA DE LOS TRANSMISORES ANALÓGICOS

Trabajan en tiempo real. En los instrumentos digitales se toman muestras en el orden de 2 a 20 muestra/s (scan time: 50 ms a 500 ms). Por lo tanto, en procesos muy rápidos no se pueden utilizar instrumentos digitales, se deben usar analógicos.

7. DESVENTAJAS DE LOS TRANSMISORES ANALÓGICOS

Necesita re calibración para cambiar el rango de medición, y es necesario experiencia.

Se necesita retirar el instrumento de la línea para calibrar.

Los componentes, como los potenciómetros, experimentan “drift”.

La linealización es fija para un solo tipo de sensor. Las siguientes tablas comparan un transmisor analógico y uno digital, y un transmisor analógico y un “Smart”.


Cuadro N° 01: Tabla de Exactitud de Transmisores

Cuadro N° 02: Tabla de Comparación de un Transmisor de presión Análogo y uno “Smart”

Análogo Smart

Rango: 0-5/30 0-25/150 0-125/750

0-.83/25 ”H20 0-8,3/250 0-33,3/1000

Exactitud: Linealidad: Histéresis

0,2 % span

0,1 % span

0,5 % span

0,1 % span, incluye histéresis, linealidad y repetibilidad

Estabilidad:

0,2 % URL – 6 meses

0,1 % URL – 12 meses

8. TIEMPO REAL

Los instrumentos analógicos trabajan en tiempo real. Los instrumentos digitales se considera que trabajan en tiempo real si “scan time” es mucho menor que las constantes de retardo del proceso controlado. El instrumento digital tiene tiempos muertos introducidos por el ADC y por el tiempo de ejecución del programa del microprocesador. La transmisión digital agrega más tiempo muerto, por ser comunicación serial, y de acuerdo a la eficiencia del protocolo entre el transmisor y receptor. En la siguiente tabla se muestra una comparación de tiempos muertos en lazos con distintos tipos de transmisores:

Transmisor Analógico Digital

Exactitud 0,25 % a 1 % 0,02 % a 0,1 %


Cuadro N° 03: Tabla de tiempos muertos de transmisores

Obtenido de una publicación de Greg Hull, 1991.

9. VÁLVULAS INTELIGENTES DE CONTROL

La válvula convencional presenta los siguientes problemas:

El posicionador neumático no provee una regulación muy exacta.

El posicionador neumático es difícil de ajustar. El controlador digital de válvula (DVC) reemplaza al posicionador:

El posicionador digital provee una mejor regulación.

Al tener microprocesador realiza funciones y control, diagnóstico y comunicación con un host (PC, DCS o Hand Held).

La auto calibración de la válvula se da en pocos minutos.

La válvula puede ser monitoreada, obteniendo información de la posición del vástago y la señal de entrada, así como alarmas de estado o de proceso.

Figura N° 6: Válvula inteligente

Lazo A B C Tipo de transmisor Análogo Smart

(Rosemount) Digital

(fieldbus)

Razón de actualización (Actualizaciones/s)

5,5 2,7

Tiempo muerto del transmisor (ms)

20 400 700

Tiempo muerto del controlador (ms)

250 250 250

Otros tiempos muertos (ms)

480 480 480

Tiempo muerto total (ms)

750 1130 1680


Fuera de servicio, pero en línea se pueden realizar pruebas como:

Histéresis

“Signature” de la válvula: Pactuador vs. desplazamiento del actuador

Respuesta a escalón

Basándose en los resultados de las pruebas y con experiencia se puede diagnosticar numerosos problemas, y tomar la acción de mantenimiento necesaria. En la figura siguiente se muestra el diagrama de bloques de una válvula Fisher.

Figura N° 7: Diagrama de bloques de una Válvula Inteligente

Las variables medidas son:

Desplazamiento del vástago Presión del actuador Señal de control desde el controlador (4-20 mA)

Esta válvula utiliza protocolo Hart para comunicaciones.

10. RESUMEN

Es importante recordar:

Los transmisores digitales se clasifican en tres tipos: “intelligent”, “smart” y digital.


Los transmisores digitales presentan muchas ventajas, tienen mucha capacidad funcional al estar basados en microprocesador.

Dentro de un sistema de control hay que asegurarse que el controlador trabaje en tiempo real.

Las válvulas inteligentes tienen ventajas de funcionalidad, auto diagnóstico y comunicaciones.

11. EJEMPLOS DE APLICACIÓN: En la figura se muestra el diagrama de bloques de un transmisor análogo de presión diferencial.

El sensor es capacitivo, para medir la variación de capacidad se utiliza un oscilador y un demodulador. La salida del demodulador controla la corriente del transmisor.

Figura N° 8: Transmisor Analógico de Presión Diferencial

En la figura se muestra un transmisor “Smart” de presión diferencial. Se compensa la medición al medir la temperatura. Se utiliza ADC para la medición y DAC para la salida analógica, se utiliza un modem Bell 202 para modular la señal de salida con información digital. Se observa la independencia del circuito de medición y el de salida.


Figura N° 9: Transmisor “Smart” de Presión Diferencial

En la tabla se muestra la información accesible remotamente de una válvula inteligente. Se observa la información de identificación, las de diagnóstico, calibración y otras.

Cuadro N° 04: Tabla de: Información disponible de una válvula inteligente

Identificación Características de E/S Tag (nombre) Límites de carrera

Tipo de dispositivo Caracterización

Número de serie Tiempo mínimo de apertura y cierre

Descripción Caracterización de la realimentación

Fecha Salida manual

Local de calibración Calibración

Nivel de revisión Rango de entrada

Mensaje Rango de carrera

Unidades de Ingeniería Falla

Diagnóstico Reiniciar modo de control

Alarma de desviación Auto comprobación para desconexión

Error de banda dinámica Variables DVC

Firma válvula/ actuador Corriente de entrada análoga

Respuesta a escalón Presión del actuador

Contador de ciclos Carrera

Acumulación de carrera Temperatura interna

Alarma de carrera Estado del terminal auxiliar

Estado del instrumento Alarmas de carrera

Bandera de cambio de configuración Protección de escritura


A continuación se muestra la “signature” de una válvula inteligente Pactuador vs. Desplazamiento del actuador. Se compara una válvula nueva con una ya usada. En los cuadros también se muestran parámetros, arriba de la válvula nueva y debajo de la usada. Con esta información se puede decidir el mantenimiento.

Figura N° 10

Figura N° 11


Figura N° 12

12. AUTOCOMPROBACIÓN

1. ¿En un ADC de 12 bits a qué porcentaje de todo el rango de medida corresponde 1 LSb? a) 0,0488 % b) 0,0976 % c) 0,0244 % d) 0,0122 %

2. ¿En un transmisor con rango de 0 a 150 psi con un ADC de 12 bits a

cuántos psi corresponde 1 LSb? a) 0,0183 psi b) 0,0366 psi c) 0,0732 psi d) 0,0091 psi

3. Calcule la rangeabilidad de los transmisores de presión analógico y

“smart” que se muestran en el cuadro 2. a) 5 y 20 b) 30 y 6 c) 6 y 30 d) 20 y 5 e) 12 y 15

13. SOLUCIONES

1. c) 2. b) 3. c)

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