Manual APC(1)

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MANUAL CONTROLADOR
APC
TORRES DE
FRACCIONAMIENTO
Í ND I CE
I N T R O D U C C I Ó N ................................................................................................................ 3
T I P O D E C O N T R O L ..................................................................................................... 3
O B J E T I V O S D E C O N T R O L Y O P T I M I Z A C I Ó N .............................................................. 3
L I N E A M I E N T O S G E N E R A L E S ............................................................................................. 4
C A R A C T E R Í S T I C A S G E N E R A L E S D E L C O N T R O L A D O R ................................................. 4
A L C A N C E D E L C O N T R O L ............................................................................................. 4
P R E M I S A S D E L P R O C E S O ........................................................................................... 4
P R E M I S A S D E L C O N T R O L A D O R .................................................................................. 5
E S T R U C T U R A D E L C O N T R O L A D O R .................................................................................... 6
M Ó D U L O D E I N G E N I E R Í A ................................................................................................. 6
M A T R I C E S D E R E L A C I Ó N M V / C V ........................................................................... 6
M A T R I Z D E R E S P U E S T A S ........................................................................................... 8
I N T E R F A Z D E U S U A R I O : C O N F I G U R A C I Ó N ............................................................... 9
M Ó D U L O O P E R A T I V O ..................................................................................................... 12
D E T E R M I N A C I Ó N D E E S T A D O E S T A C I O N A R I O ........................................................ 12
E S T I M A D O R D I N Á M I C O ........................................................................................... 13
P L A N I F I C A D O R D E M O V I M I E N T O S .......................................................................... 13
C I C L O D E E J E C U C I Ó N .............................................................................................. 14
M Ó D U L O O P C ................................................................................................................. 17
L A Z O A B I E R T O Y C E R R A D O ..................................................................................... 19
P E R F I L E S D E U S U A R I O ................................................................................................... 20
E S T I M A D O R D E V A R I A B L E S D E P R O C E S O ...................................................................... 21
F U N C I O N A M I E N T O ................................................................................................... 22
S O L A P A C O N F I G U R A C I Ó N ....................................................................................... 23
S O L A P A V A R I A B L E S ................................................................................................. 23
S O L A P A P A R Á M E T R O S ............................................................................................. 25
S O L A P A C Á L C U L O S .................................................................................................. 26
I N T E R F A Z D E I N G R E S O D E V A R I A B L E S ................................................................... 28
2 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
I NT RO D UC C I Ó N
El controlador APC (Advanced Process Controller) es un software diseñado para optimizar
especialmente la operación de columnas de destilación binarias y procesos simples, de la industria
del gas, petróleo y petroquímica.
A partir de datos tomados en tiempo real, planifica y ejecuta movimientos en las variables
de proceso para llevar la operación al punto estratégicamente más conveniente.
Utiliza para su análisis un modelo de lógica difusa generado a partir del conocimiento del
proceso y una serie de pruebas de planta.
T IP O
DE
CO N TR O L
El sistemas se base en un controlador de la lógica difusa que se utiliza para controlar las
variables de la torre de fraccionamiento del proceso, a partir de relaciones tipo “causa – efecto”
conocidas y fijas.
La matriz de respuesta del controlador es configurable y puede ser modificada por el
operador o el ingeniero de procesos para ajustarla a las respuestas específicas de cada planta.
OB J ET IV O S
DE
CO N TR O L
Y
O P TI MIZA C I ÓN
El controlador está diseñado para maximizar el fondo o el tope de la torre teniendo en
cuentas las restricciones en el resto de las variables que se configuren. Tiene además la posibilidad
de configurar extracción lateral para el caso de las torres que poseen esta carácterística
3 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
LIN EA MIEN TOS G ENER AL ES
CA R A C TER ÍS T ICA S GE N ER ALE S
D EL
CO N TR OL AD OR
El controlador APC es del tipo “lógica difusa” con las siguientes características:


Basado en modelos cualitativos de procesos simples; no contempla ganancias relativas
entre las variables.
La estrategia de optimización y planificación de movimientos es de estado
estacionario; no tiene en cuenta las dinámicas de los transitorios entre puntos de
estabilidad.
Realiza movimientos periódicos en determinadas variables para buscar sistemáticamente el
punto de operación que cumpla con el objetivo definido para la aplicación.
AL C A NC E
DEL
C O N TR O L
El controlador puede ser utilizado para optimizar torres de fraccionamiento simples, ya sea
en procesos de refinación de petróleo o en recuperación y fraccionamiento de gas licuado, con o
sin una extracción lateral:






Deetanizadora
Depropanizadora
Debutanizadora
Strippers
Splitters
Estabilizadoras
P R EMIS AS
D EL
PR OCESO
En todo momento debe haber un objetivo de optimización concreto y único para cada
torre, por ejemplo, maximizar la producción del producto liviano. En caso de que el objetivo se
modifique, típicamente por razones de mercado o logística, el controlador APC deberá saber del
cambio para adecuar su plan de movimientos.
Los lazos de control básicos deben operar en modo Automático:






Control
Control
Control
Control
Control
Control
de
de
de
de
de
de
presión
nivel acumulador de reflujo
nivel de fondo
temperatura de fondo, o de un determinado plato interno
caudal de reflujo y destilado
caudal de corte lateral (si aplica)
Solo en algunos de esos lazos el controlador APC podrá modificar el correspondiente set
point. Esas variables se denominan “variables manipuladas”, MV.
Por su lado, las variables de optimización y las restricciones que definen el área operativa
posible se denominan “variables controladas”, CV.
4 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
P R EMIS AS
D EL
C O N TR O L A D O R
Seleccionado el objetivo de maximización y la estructura de control básico, queda definido
automáticamente el esqueleto base de la matriz de relaciones MV / CV.
Algunas variables quedan definidas como críticas. Sin ellas el controlador APC no podrá
ponerse en servicio a lazo cerrado.
Además de las relaciones cualitativas entre las MV y las CV, se deben definir los siguientes
parámetros generales de configuración:


Tiempo de Evaluación de EE (min.)
Horizonte de Predicción (min.)
A su vez, para cada una de las variables se deben definir una serie de parámetros que
determinan el área operativa permitida y el comportamiento del controlador:
Variables Manipuladas



Límite Inferior de Ingeniería: mínimo valor que podrá tomar el correspondiente set
point
Límite Superior de Ingeniería: máximo valor que podrá tomar el correspondiente set
point
D SP: movimiento permitido en el set point por cada ciclo de ejecución
Variables Controladas




Límite Inferior de Ingeniería: mínimo valor que podrá tomar la variable
Límite Superior de Ingeniería: máximo valor que podrá tomar la variable
D Límite: cambio máximo tolerable para cálculo de EE
Rank: ranking de prioridades; cuanto mayor es este número, mayor prioridad tendrá la
variable para el objetivo de optimización. El Rank también aplica para la priorización de
las restricciones activas.
Los Límites de Ingeniería determinan la cota permitida para los correspondientes Límites
Operativos, modificables desde la pantalla de operación del DCS por el Operador de Consola.
Por tratarse de una optimización de estado estacionario, antes de realizar cualquier
movimiento, el controlador deberá realizar un análisis de estabilidad para determinar si el proceso
está realmente en un punto estacionario.
Las variables utilizadas para esta determinación son independientes de las CV activas, y no
podrán modificarse con perfil de Operador.
5 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
ESTRUCTURA
DEL
C O N TR OL AD O R
El sistema está divido en cuatro módulos principales




Ingeniería: para las tareas de configuración del Controlador
Operación: para las tareas de visualización operativa
OPC: para realizar la conexión con el sistema de control
Gráficos: permite visualizar las variables
A cada uno de estos módulos se accede por medio de los menús de la barra de herramientas
principal
MÓD UL O
DE
I N GEN I ERÍ A
Este módulo se encarga de definir las características del controlador, así como su
comportamiento
M A TR I C E S
DE
RE LA C I ÓN M V / CV
La matriz de variables que determina el modelo del controlador queda definida
automáticamente al seleccionar un tipo de proceso (torre de separación) con una determinada
estructura de control básico.
Para estas torres existen diferentes estrategias de control de presión y nivel del
acumulador de reflujo.
Como premisa del controlador APC, la presión no será una variable manipulada, y por
lo general no hace falta incluirla como CV ya que es condición básica que se encuentre estable en
un determinado valor para no modificar los equilibrios internos de la torre.
En la mayoría de los casos la presión se controla con un lazo simple o rango partido
venteando o dejando ingresar incondensables. En otros se modifica la capacidad de condensación
o se bypassean los vapores.
El nivel del acumulador se controla en un valor dado, manipulando el reflujo o el caudal de
destilado o ambos en forma proporcional. Es necesario seleccionar la configuración de esta
cascada, quedando habilitado el caudal independiente para ser utilizado como MV del controlador.
6 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
Mayormente A Max(cabeza)
F Ref
F Dest
Ingresan
productos
A+B
F lat
Temp plato
Mayormente B Max(Fondo)
F fondo
Imagen 1 Torre de Fraccionamiento
En la torre de fraccionamiento ingresa un producto combinado. El objetivo es maximizar la
producción de uno de estos productos.
Para una torre como la del ejemplo, se deben definir las siguientes configuraciones:
 Control de nivel de acumulador de reflujo:
o Con caudal de reflujo
o Con caudal de destilado
o Con ambos caudales
 Extracción Lateral:
o SI
o NO
 Control de nivel de la torre:
o Con caudal de fondo (típico)
o Con calor al reboiler
Dependiendo de estas selecciones se definen las variables a manipular por el controlador;
2 o 3 dependiendo de si la torre tiene extracción lateral o no (no hay más grados de libertad,
dejando la P constante).
Las variables controladas son típicamente las mismas:






Concentración del componente pesado en el destilado (analizador o inferencia)
Relación de reflujo
Temperatura de cabeza
Temperatura del plato del corte lateral (si corresponde)
Apertura válvulas (manipuladas por el controlador o no)
Concentración del componente liviano en el producto del fondo
7 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
En la Tabla 1 se listan las combinaciones posibles de MV / CV para los diferentes procesos
y configuraciones de control.
Las 12 combinaciones que lista la tabla mencionada serán las posibilidades que brindará el
sistema. Al seleccionar en la pantalla de la Error! Reference source not found. uno de estos
casos el sistema mostrará el significado de cada una de las CV y MV.
Al poner en marcha el sistema se debe relacionar las diferentes variables (Fdest, Tfondo,
OP dest, etc.) con tags del servidor OPC. Luego al seleccionar uno de los 12 casos ya sabrá que
leer del OPC.
Tabla 1 Configuraciones de control – Escenarios posibles
Ejemplo Caso Típico
Configuración de Control Básico:
 Control de acumulador de reflujo manipulando el reflujo
 Sin corte lateral
 Control de nivel de la torre manipulando el caudal de destilado
MV:



MV1: Caudal de reflujo
MV2: Temperatura de fondo








CV1:
CV2:
CV3:
CV4:
CV5:
CV6:
CV7:
CV8:
CV:
M A TR I Z
DE
Apertura válvula de destilado
Temperatura de cabeza
% pesado en destilado (Inferencia de calidad)
Relación de reflujo
Apertura válvula reflujo
Apertura válvula hot gas o vapor a reboiler
% liviano en fondo (Inferencia de calidad)
Apertura válvula fondo
R ES PU ES T AS
8 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
Definido el esqueleto de la matriz de respuestas, se deben completar cada relación
individual indicando qué tipo de respuesta se espera en cada CV ante un escalón positivo en las
MV.
Además del sentido del cambio, se clasifica cada relación para priorizar los movimientos del
controlador.
Para el caso del ejemplo:
CV1
CV2
CV3
CV4
CV5
CV6
CV7
CV8
MV1
-2
-2
-1
+2
+2
+3
+2
+3
MV2
+3
+3
+2
0
0
+2
-1
-2
El controlador priorizará, para el mismo objetivo, las relaciones clasificadas como +/- 1,
luego las +/- 2 y finalmente las +/- 3. Las relaciones clasificadas con 0 no serán tenidas en cuenta
por el controlador.
La matriz de respuesta cambia si el objetivo es maximizar la cabeza o el fondo. Se deben
definir 2 matrices.
Las matrices se definen al poner en marcha el sistema y se pueden guardar escenarios o
valores de configuración para su posterior uso. Por ejemplo si la planta opera de manera diferente
en función de determinados parámetros operativos, se puede sintonizar el controlador para cada
uno de esos modos (escenario) y ponerlo operativo en función del modo de operación en que se
encuentre la planta.
La matriz de variables queda definida automáticamente al seleccionar un tipo de proceso
con una determinada estructura de control básico.
Las respuestas no contienen información sobre la magnitud de los cambios (ganancias
relativas), pero si sobre su sentido.
Se utilizan coeficientes 1 -2 -3 para priorizar, independientemente del sentido, las
relaciones MV / CV. Para cada CV hay una MV prioritaria.
El coeficiente 0 indica que las variables no guardan ninguna relación.
IN TER FAZ
DE
USUA R IO : CO NF IGUR A C IÓ N
Además de la definición de la matriz de respuestas, que obviamente incluye las variables a
manipular y controlar, con el perfil de Ingeniería se deben definir varios parámetros.
Para los cambios de Ingeniería se debe detener el controlador desde la pantalla de
Operaciones.
Parámetros del controlador
 Tiempo de Ejecución (min.)
9 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A


Tiempo de Evaluación de EE (min.)
Horizonte de Predicción (min.)
Variables Manipuladas
 Límite Inferior de Ingeniería: mínimo valor que podrá tomar el correspondiente set
point
 Límite Superior de Ingeniería: máximo valor que podrá tomar el correspondiente set
point
 D SP: movimiento permitido en el set point por cada ciclo de ejecución
Variables Controladas
 Límite Inferior de Ingeniería: mínimo valor que podrá tomar la variable
 Límite Superior de Ingeniería: máximo valor que podrá tomar la variable
 D Límite: cambio máximo tolerable para cálculo de EE
 Rank: ranking de prioridades; cuanto mayor es este número, mayor prioridad tendrá la
variable para el objetivo de optimización. El Rank también aplica para la priorización de
las restricciones activas. Se configura en la pantalla Ingeniería-Matriz de respuesta. En
esta pantalla se define magnitud y signo, que indica el sentido de cambio esperado en
la CV
Variables para determinación de EE
 D Límite: cambio máximo tolerable para cálculo de EE
10 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
Definición de los
parámetros de tiempo
del controlador
Definición del tipo de
optimización
Guardar
configuraciones o
escenarios para luego
poder recuperarlos
Definición de las
variables manipuladas
y sus límites
Definición de la matriz
de respuesta para los
dos modos de
optimización
Definición de los
parámetros para la
determinación del
estado estacionario
Definición de las
variables controladas
y sus límites
11 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
MÓD UL O O PER ATIV O
En este módulo se realiza un análisis a partir de datos históricos de las CV y de las
variables significativas usadas para la determinación de Estado Estacionario, para habilitar o no la
ejecución del módulo siguiente, que planifica y ejecuta los cambios en las MV.
Si bien la determinación de EE se realiza a partir de cuatro variables significativas, estas
pueden no ser CV para el controlador APC.
Por su parte, la estimación dinámica se realiza para todas las variables controladas en
servicio.
Este módulo constituye una parte fundamental del controlador, ya que debe evaluar la
posibilidad y conveniencia de realizar algún ajuste en el proceso.
Se pueden identificar dos funciones bien diferenciadas de este módulo:
 Determinador de Estado Estacionario
 Estimador Dinámico
 Planificador de Movimientos
DE TER M IN A C IÓN
DE
E S TAD O ES TAC IO NAR I O
Antes de realizar cualquier movimiento en las MV, el controlador debe realizar un análisis
de estabilidad general de la columna para saber si se encuentra en estado estacionario (EE).
Se utiliza el método de promedios móviles, evaluando en cada ejecución la diferencia entre
los promedios de dos períodos consecutivos, para cada variable seleccionada. Si la diferencia
excede el valor configurado como límite, se concluye que no se ha alcanzado aún una condición de
estabilidad suficiente como para planificar movimientos adicionales.
Parámetros de Configuración

Tiempo de Evaluación de EE (Tee): entre 5 y 30 minutos. Lo típico es que sean 10
minutos.
Variables de Determinación / Valores Límites (típicos)




Carga a la columna: 10%
Presión del sistema: 10%
Temperatura de tope: 5ºC
Temperatura de fondo: 5ºC
Se configura en la Pantalla de Ingeniería de la Error! Reference source not found..
Estas variables deben leerse del servidor OPC. Si bien las temperaturas ya estarían siendo
leídas para el controlador, se debe mantener la selección de variables para determinación de EE,
12 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
ya que podrían tener que utilizarse con diferentes filtros (en el DCS/PLC). Para configurar el OPC
se utiliza la pantalla de la Error! Reference source not found..
En cada ciclo de ejecución, se calcula el promedio de cada una de estas cuatro variables en
el último período (Tee), y se compara con los del período anterior. Si para cualquiera de ellas se
excede el valor de cambio límite, se concluye que la columna no está en estado estacionario.
Ante esta determinación, no se realizará ningún movimiento y se activará una indicación /
mensaje de “Fuera de Estado Estacionario”.
E S T I M A D OR D I N Á M I C O
Si bien el controlador APC, por ser de Estado Estacionario, no contempla la dinámica del
proceso, ejecuta un análisis de predicción básico para cada variable controlada.
El estimador asume un comportamiento lineal, con una pendiente determinada por los dos
últimos puntos de evaluación de EE, extrapolando siempre con la misma pendiente hacia el
horizonte de predicción (Thp). El valor típico es 30 minutos aunque tampoco debe predefinirse. Se
define en la Error! Reference source not found.
Este valor predicho se utiliza luego en el planificador de movimientos como un
condicionante más. Si el Estimador predice que una variable se convertirá dentro de un tiempo Thp
en una restricción activa, no moverá ninguna MV que afecte a la CV en cuestión en esa dirección,
aún estando en estado estacionario.
P LA N I FI CAD OR
DE
M OV IMI EN T OS
Verificadas las condiciones de estabilidad, el módulo Planificador de Movimientos determina
qué variables manipuladas se deben mover, y en qué sentido, para llevar la unidad a un punto
operativo más conveniente.
El controlador APC tratará de llevar la columna sistemáticamente al punto de operación
óptimo manipulando de a una MV por ciclo de ejecución con las siguientes premisas y prioridades:
 Llevar las restricciones activas a la zona de control permitida.
 Evitar que alguna CV se constituya dentro de un determinado tiempo en
restricción.

Llevar las CV al valor que represente el punto de operación óptimo.
Cuando el controlador predice que no podrá cumplir con el objetivo primario de mantener
las CV en la región permitida en un determinado tiempo, saldrá de servicio para que el Operador
pueda normalizar la operación manualmente, evaluar los límites operativos y reponer el controlador
en lazo cerrado con la columna nuevamente en estado estacionario.
En líneas generales, existen tres motivos para realizar un cambio en los puntos de
consigna de las MV:
 Presencia de una restricción activa en una de las CV
 Predicción de que una de las CV se transformará en una restricción activa
 Posibilidad de llevar la unidad hacia el objetivo de optimización planteado
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511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
CIC L O
DE
E JE CU C I ÓN
Cada vez que se ejecuta el módulo Planificador de Movimientos, verifica inicialmente la
presencia de restricciones activas en las CV; es decir, si alguna de las variables controladas se
encuentra fuera de los Límites Operativos establecidos.
Surgen cuatro situaciones posibles:
 Ninguna restricción activa ni predicha presente
 Ninguna restricción activa presente pero con predicción de restricciones
 Una o más restricciones activas pero sin predicción de restricciones
 Una o más restricciones activas permanentes en el tiempo
En cada caso los pasos a seguir son diferentes.
Caso 1: Sin restricciones activas ni predichas
Sin necesidad de realizar movimientos “correctivos”, el controlador tratará de optimizar la
CV de mayor importancia (mayor Rank), manipulando inicialmente su MV primaria. En caso de
estar esta imposibilitada de realizar el movimiento por encontrarse en su límite operativo, se
manipulará la MV secundaria.
En el peor de los casos el controlador no podrá realizar ningún movimiento. Ese es el punto
máximo de optimización para el actual set de límites operativos.
El usuario deberá evaluar la posibilidad de ampliar algún límite de las MV para permitir que
el controlador busque otro punto de operación con mayor potencialidad de maximizar el objetivo
de optimización planteado.
Caso 2: Sin restricciones activas - Con restricciones predichas
Si a pesar de no haber restricciones activas el controlador predice durante cinco ciclos de
ejecución seguidos que alguna de las CV excederá en el tiempo Thp algún límite operativo,
realizará un movimiento preventivo en la correspondiente MV primaria, en el mismo sentido que si
la CV constituyera una restricción realmente activa, pero de la mitad del cambio base permitido
(1/2 Dsp).
En caso de haber dos o más CV en la misma situación, siempre se priorizará la de mayor
Rank.
Caso 3: Con restricciones activas – Sin restricciones predichas
Inicialmente evaluará si la predicción del controlador libera en un Thp la condición de
restricción. Eso significa que la CV está volviendo por movimientos previos a la zona de control. En
ese caso no se realiza ningún movimiento adicional.
Si este estado de restricción activa pero con una predicción favorable se mantiene durante
diez ciclos de ejecución, el controlador realizará un movimiento complementario en la
correspondiente MV primaria de la mitad del cambio base permitido (1/2 Dsp).
Caso 4: Con restricciones activas – Con restricciones predichas
En este caso se considera que la CV se ha estabilizado en una zona operativa no permitida.
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511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
El controlador tratará de llevar la CV de mayor importancia (mayor Rank) a la zona de
control manipulando inicialmente la MV primaria. En caso de estar esta imposibilitada de realizar el
movimiento, por encontrarse en su límite operativo, se manipulará la MV secundaria.
En caso de que el controlador no pueda realizar ningún movimiento por estar las MV contra
los límites operativos, manteniéndose la condición de restricción activa y predicha en la CV durante
diez ciclos de ejecución, se generará una alarma, que puede ser un mensaje en la pantalla
operativa para la correspondiente CV, notificando la situación de “CV fuera de control”. De
sostenerse la situación por cinco ciclos más, el controlador APC saldrá de servicio, liberando los
lazos manipulados y generando una alarma de “El controlador pasa a LAZO ABIERTO”.
El usuario deberá evaluar entre ambos mensajes la posibilidad de ampliar algún límite de
las MV para permitir que el controlador busque otro punto de operación.
Todos los movimientos realizados en las MV, así como los mensajes generados por
presencia o predicción de restricciones en las CV, se guardarán en un log propio del controlador
APC para seguimiento y ajuste de su comportamiento.
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511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
Referencia al estado
del controlador
Iniciar y detener el
controlador así como
modo de operación
Definición de Objetivo
Registro de los
movimientos
realizados por el
controlador
Monitoreo de estado
de las variables
manipuladas así como
su habilitación
Monitoreo de estado
de las variables
controladas así como
su habilitación
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511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
MÓD UL O O P C
Permite definir la conectividad de cada una de las variables necesarias para el
funcionamiento del controlador con el proceso real por medio de una conexión standard OPC
Para esto simplemente se define el nombre del servidor OPC, que debe estar accesible
desde la máquina donde corre el controlador (para lo que se deberá configurar los permisos de red
adecuados), y se debe indicar para cada variable del controlador la dirección OPC. Se debe tener
en cuenta que las variables estén en la unidad de ingeniería adecuada
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511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
M ÓD U L O G R AF I C O
Permite graficar tendencias de las variables del controlador como un soporte a la puesta a
punto del mismo
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511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
MO D OS D E O P ER AC IÓ N
Si bien el controlador APC realiza ciclo a ciclo los cálculos que le permiten planificar el
movimiento de las variables manipuladas, los cambios en el proceso pueden o no implementarse.
En caso de que el controlador APC modifique el SP de las MV, se dice que está operando
en Lazo Cerrado. Por el contrario, si no se permite la escritura sobre los SP, el controlador se
encuentra realizando sus cálculos y planificaciones en Lazo Abierto.
L AZO A B I ER TO
Y
CERRA D O
La única diferencia en cuanto a ciclo de ejecución es que en Lazo Abierto los movimientos
planificados no se llevan a cabo. De todas maneras, se guarda en el Log del controlador y se
muestra en la pantalla de operación el cambio sugerido en las MV.
El principal objetivo de utilizar el controlador en Lazo Abierto es evaluar, tanto a nivel
Ingeniería como Operaciones, el comportamiento del controlador APC sin perturbar el proceso.
El cambio de modos se realiza desde la pantalla principal de operaciones, pudiéndose
hacer con perfil de Operador.
Al pasar a lazo cerrado, se resetean los contadores internos de todas las CV.
Además del modo de operación del controlador, se debe mostrar en pantalla su estado
(ON – OFF). En OFF, el controlador obviamente no ejecuta ningún cálculo ni plan de movimiento.
A diferencia del Modo, este solo se puede modificar con perfil de Ingeniería.
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511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
PERFIL ES
DE
U SUAR IO
Existen dos perfiles o usuarios:
Ingeniería:



Configuración y seteo de parámetros generales del controlador
Definición de la matriz de respuestas
Seteo de parámetros de cada variable
Operador:




Definición del objetivo de maximización
Cambio de límites permitidos a cada variable
Habilitación y deshabilitación individual de variables
Habilitación y deshabilitación del controlador
20 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
E S T I MA D OR
DE
VARIABLES
DE
PROCE SO
En determinadas circunstancias algunas de las variables necesarias para el funcionamiento
del controlador no se encuentran disponibles en el sistema de control, o directamente no existen
los instrumentos que realicen dichas mediciones. En estos casos es posible hacer una estimación
de esas variables haciendo una inferencia de las mismas por medio de otras variables que si son
medidas, o utilizando algunas entradas manuales. Para contemplar estos casos el controlador tiene
un complemente que denominamos Simulador que permite conectar una planilla Excel a un
servidor OPC para leer variables del sistema de control y escribir resultados de calculas. De esta
manera es posible hacer los cálculos que se deseen directamente en una planilla de cálculos con la
flexibilidad que esto genera.
El Simulador se accede desde el siguiente icono
Y luego abriendo la plantilla de Excel que se muestra en la siguiente figura
21 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático
511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A
Esta planilla de Excel tiene las siguientes solapas por defecto pudiendo el usuario agregar
las que necesite como en cualquier otra hoja de cálculo. Si alguna Configuración o Variables se
elimina el Simulador dejara de funcionar.
El uso de cada solapa se indica a continuación
La plantilla tiene un menú desde donde se puede iniciar, parar y correr paso a paso el
Simulador, así como indicar que se graben logs en archivos de texto de los tiempos de ejecución, e
iniciar la interfaz de visualización de datos
F U N C ION AM I EN TO
El Simulador se conecta al servidor OPC indicado en la solapa Configuración y comienza a
leer las variables indicadas en la solapa Variables (que se hayan definido como de lectura o de
lectura escritura).
Por cada variable realiza una lectura y guarda el valor leído en una celda de la hoja de
cálculo para que pueda ser referenciada por el usuario en sus fórmulas y cálculos. Además deja
una copia de los valores anteriores de las variables para el caso que los cálculos no solo hagan uso
del valor actual sino también de valores anteriores, como en el caso del cálculo de derivadas o
retardos de tiempo.
Una vez leídas todas las variables el Simulador fuerza el cálculo de todas las hojas del libro
y escribe en el servidor OPC todas las variables de la hoja Variables que se hayan definido como
escritura (E) o lectura/escritura (E/S)
Este ciclo se repite en forma continua mientras no se detenga el Simulador.
Se tiene la posibilidad de realizar un funcionamiento paso a paso de manera de depurar
errores de configuración. En este caso el Simulador realiza un paso complete y espera un nuevo
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comando del usuario para ejecutar el siguiente paso, de manera que el usuario pueda verificar
cada valor calculado.
El Simulador referencia cada variable por el Nombre que se le haya definido y el usuario
puede hacer uso de ella directamente con este nombre. Para el caso de los valores anteriores de
las variables se usa el nombre de la variable seguida de un “_X” donde X es el numero de ciclo
anterior al valor actual. Por ejemplo
PT-3000 es el valor actual leído en el último ciclo de la variable PT-3000
PT-3000_2 es el valor de la variable pero dos ciclos anteriores al actual. Si el tiempo de
ejecución del Simulador (definido en la solapa de Configuración) se define en 2 segundos PT3000_2 es el valor que tenía la variable hace 4 segundos
S O LAPA CO N FIGURA C IÓN
Permite definir los parámetros de conexión al servidor OPC así como los tiempos de cálculo
del Simulador.
Servidor OPC: nombre del servidor OPC a conectar
Cantidad de Variables: cantidad de filas de la solapa Variables a procesar
Frecuencia de Actualización: tiempo en segundos del ciclo de actualización
Scan: número de ciclo actual de proceso. Se incrementa automáticamente con cada ciclo
de ejecución del Simulador.
Cantidad de Cálculos: cantidad de filas de la solapa Cálculos a procesar
Cantidad de Parametros: cantidad de filas de la solapa Parámetros a procesar
S O LAPA VAR IA BL ES
Permite definir las Variables a leer y escribir en el servidor OPC por cada ciclo de cálculo
del Simulador.
El valor de la variable en el ciclo actual del Simulador se referencia como el nombre de la
variable seguido de “_E”: Nombre _Variable_E
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Mensaje de
errores
Panel de
Control del
Simulador
Valores Históricos
controlador de
cada variable
VAR_1, VAR_2, etc
Valor actual leído
desde el OPC
Valor Calculado en
solapa cálculos
Valor referenciado de
cálculos. Puede ser
modificado por el
usuario
Tipo de Dato debe ser
coherente con el
servidor OPC
E: Entrada
S: Salida (no se lee)
E/S: Se lee y luego se actualiza con la en
el (OPC )escribe) con el valor en Salida
Descripción de la
variable. Solo de
referencia
Tag de la variable
para su referencia
dentro del Simulador
Dirección OPC de la
variable
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Si se define un parámetro nuevo es necesario correar el proceso de renombrar variables y
parámetros desde el panel de Ingreso de Variables
S O LAPA PARÁ M ET ROS
Permite definir las parámetros para ser usados en los cálculos. Cada parámetro tiene un
nombre o tag que se define en la columna A de la planilla, luego un modificar de ese nombre en la
columna B
El nombre del parámetro para su referencia en la planilla de calculo queda defindio como
Nombre_Parametro_Modificar y su valor se ingresa en la columna C. En la columna D y las demás
columnas a la derecha se pueden usar para la información que necesite el usuario.
Modificador del
Parámetro
Valor del
Parámetro
Tag del Parámetro
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Columnas de
Usuario
Si se define un parámetro nuevo es necesario correar el proceso de renombrar variables y
parámetros desde el panel de Ingreso de Variables
S O LAPA CÁL CU LOS
Permite definir variables de Cálculos por medio de formulas usando los Variables, sus
valores históricos, los Parámetros y los valores históricos de los Cálculos.
Cada Cálculo tiene un nombre o tag que se define en la columna A de la planilla, luego se
define en la columna B su valor. El Simulador en cada ciclo guarda los valores históricos de los
cálculos de la misma forma que lo hace con las Variables. De esta forma el usuario puede usar en
sus fórmulas los valores históricos de los cálculos para calcular derivadas o retardos de tiempo.
El nombre del Cálculo para su referencia en la planilla queda definido como
Nombre_Calculo y su valores históricos como Nombre_Calculo_X deonde X es el número de ciclo
anterior a hacer referencia. Este valor puede ser un número del 1 al 7. Es decir se puede
referencias hasta 7 ciclos anteriores al actual.
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Si se define un Cálculo nuevo es necesario correar el proceso de renombrar variables y
parámetros desde el panel de Ingreso de Variables
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IN TER FAZ
DE
IN GR ESO
DE
VA R IA B L ES
Permite ingresar valores a las Variables definidas en la planilla de cálculo sin intererir con el
ciclo de cálculo del Simulador.
Permite seleccionar la solapa donde se encuentra la variable, y luego presionando F2 sobre
la celda de la derecha a la variable que se desea modificar se ingresa el nuevo valor
El botón Nombres permite renombrar todos los nombres de las variables de la solapa
seleccionada para el caso que el trabajo sobre las hojas de cálculo haya generado inconsistencias o
se hayan generado nuevas variables
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I NS T AL AC I O N
La instalación solo requiere descomprimir el archivo “Controlador APC.rar” en una carpeta
de la PC y ejecutar el programa SetUp. Se deben tener permisos de administrador para que la
instalación se realice en forma correcta.
Luego se deben generar los siguientes grupos de trabajo de Windows, y agregar a los
usuarios del programa en función del perfil que corresponda para que se habiliten los accesos.
APC Ingenieria para asignar todos los usuarios con perfil de Ingeniería en el uso del
sistema
APC Operador para asignar todos los usuarios con perfil de Operador en el uso del
sistema
Tanto la creación de estos grupos como la asignación de usuarios a los mismos se puede
realizar por los menús correspondientes de Windows (se debe tener permiso de Administrador) o
mediante la ejecución de comandos de sistema.
Por ejemplo para agregar el usuario Jose Perez tanto como perfil de Ingenieria como de
Operador se deben ejecutar los siguientes comandos
SET USR=Jose Perez
SET USRGRP=APC Ingenieria
NET LOCALGROUP %USRGRP% %USR% /ADD
SET USR= Jose Perez
SET USRGRP=APC Operador
NET LOCALGROUP %USRGRP% %USR% /ADD
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