manual apc para torres de fraccionamiento de gas

MMMAAANNNUUUAAALLL CCCOOONNNTTTRRROOOLLLAAADDDOOORRR AAAPPPCCC

TTTOOORRRRRREEESSS DDDEEE

FFFRRRAAACCCCCCIIIOOONNNAAAMMMIIIEEENNNTTTOOO

2 de 29 Informe Etapa E – OLPG: Diseño Modelo Matemático

511(DOC)FV-INF-E-001 Revisión A

ÍÍNNDD IICCEE

IINN TTRROO DD UU CCCCII ÓÓ NN ................................................................................................................ 3

TT IIPP OO DD EE CCOO NN TTRR OO LL ..................................................................................................... 3 OOBB JJ EE TT II VV OO SS DD EE CCOO NN TTRR OO LL YY OO PP TT II MM II ZZ AACCII ÓÓ NN .............................................................. 3

LLII NN EE AAMM II EENN TT OO SS GG EENN EE RR AA LL EE SS ............................................................................................. 4 CCAARR AA CCTT EERR ÍÍ SS TT II CC AA SS GGEE NN EERR AALL EESS DD EE LL CCOO NN TTRROO LL AA DD OO RR ................................................. 4 AALL CCAANN CCEE DD EE LL CCOO NN TT RROO LL ............................................................................................. 4 PPRREEMM II SS AASS DD EE LL PPRR OO CCEE SSOO ........................................................................................... 4 PPRREEMM II SS AASS DD EE LL CCOO NN TTRROO LL AA DDOO RR .................................................................................. 5

EESSTT RR UU CC TT UU RR AA DD EELL CCOO NN TT RROO LL AA DDOO RR .................................................................................... 6 MMÓÓ DD UU LL OO DDEE IINN GGEENN II EE RR ÍÍ AA ................................................................................................. 6

MMAA TT RR II CC EE SS DD EE RR EE LL AA CCII ÓÓ NN MMVV // CCVV ........................................................................... 6 MMAA TT RR II ZZ DD EE RREE SS PP UUEE SSTT AASS ........................................................................................... 8 IINN TT EE RR FF AA ZZ DD EE UUSS UU AARR II OO :: CCOO NN FF II GG UURR AA CCII ÓÓ NN ............................................................... 9

MMÓÓ DD UU LL OO OO PPEE RR AATT II VVOO ..................................................................................................... 12 DD EE TT EE RRMM II NN AACC II ÓÓ NN DDEE EESS TT AA DDOO EE SS TT AACCII OO NN AARR II OO ........................................................ 12 EE SSTT IIMM AA DDOO RR DD IINN ÁÁMM II CCOO ........................................................................................... 13 PPLLAA NN II FF II CC AA DDOO RR DD EE MMOO VV IIMM II EE NN TTOO SS .......................................................................... 13 CC IICC LLOO DD EE EE JJ EECC UU CCII ÓÓ NN .............................................................................................. 14

MMÓÓ DD UU LL OO OOPP CC................................................................................................................. 17 LL AA ZZ OO AABB II EE RRTT OO YY CCEERR RR AA DDOO ..................................................................................... 19

PPEERR FFII LL EE SS DD EE UUSS UUAA RRII OO ................................................................................................... 20 EESSTT II MM AA DDOO RR DD EE VV AARR II AA BB LL EESS DD EE PPRROO CCEESSOO ...................................................................... 21

FFUUNN CC IIOO NN AAMM II EENN TTOO ................................................................................................... 22 SS OO LLAA PP AA CCOO NN FF II GG UURR AA CCII ÓÓ NN ....................................................................................... 23 SS OO LLAA PP AA VV AARR II AA BB LL EE SS ................................................................................................. 23 SS OO LLAA PP AA PPAARR ÁÁMM EE TT RROO SS ............................................................................................. 25 SS OO LLAA PP AA CC ÁÁLL CC UU LLOO SS .................................................................................................. 26 IINN TT EE RR FF AA ZZ DD EE IINN GG RREE SSOO DDEE VV AARRII AA BBLL EESS ................................................................... 28



IINNTTRROODD UUCCCCIIÓÓNN

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.

TT IIPP OO DD EE CCOO NN TTRR OOLL 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.

OOBB JJ EETTIIVV OO SS DD EE CCOO NN TTRR OOLL YY OOPP TTII MMIIZZ AA CC II ÓÓNN 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



LLIINNEEAAMMIIEENN TTOOSS GGEENNEERR AALLEESS

CCAA RR AA CC TTEERR ÍÍSS TT IICCAA SS GGEE NN EERR AALL EE SS DD EELL CCOO NN TTRR OOLL AADD OORR

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. AALL CC AA NNCC EE DD EE LL CCOO NN TTRR OOLL

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

PPRR EEMMIISS AASS DD EELL PPRR OOCC EESSOO

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 de presión Control de nivel acumulador de reflujo Control de nivel de fondo Control de temperatura de fondo, o de un determinado plato interno Control de caudal de reflujo y destilado Control de 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.



PPRR EEMMIISS AASS DD EELL CCOO NN TTRR OO LL AADD OORR

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.



EESSTTRRUUCCTTUURRAA DD EELL CCOONNTTRROOLLAADD OORR

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

MMÓÓDD UULLOO DD EE IINNGGEENNIIEERRÍÍAA

Este módulo se encarga de definir las características del controlador, así como su comportamiento MMAA TTRR II CC EESS DD EE RREE LL AA CC II ÓÓNN MMVV // CCVV

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.



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

F Dest

F fondo

Temp plato

F Ref

F lat

Ingresan productos

A+B

Mayormente A Max(cabeza)

Mayormente B Max(Fondo)



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

CV: CV1: Apertura válvula de destilado CV2: Temperatura de cabeza CV3: % pesado en destilado (Inferencia de calidad) CV4: Relación de reflujo CV5: Apertura válvula reflujo CV6: Apertura válvula hot gas o vapor a reboiler CV7: % liviano en fondo (Inferencia de calidad) CV8: Apertura válvula fondo

MMAA TTRR IIZZ DD EE RREESS PPUU EESS TTAASS



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.

IINN TTEE RR FFAAZZ DD EE UUSSUUAA RR IIOO :: CCOONNFF IIGGUURR AACC IIÓÓ NN

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.)



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

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Definición de las variables manipuladas y sus límites

Guardar configuraciones o escenarios para luego poder recuperarlos

Definición de la matriz de respuesta para los dos modos de optimización

Definición de los parámetros de tiempo del controlador Definición del tipo de

optimización

Definición de las variables controladas y sus límites

Definición de los parámetros para la determinación del estado estacionario



MMÓÓDD UULLOO OOPPEERR AATTIIVV OO

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

DDEETTEERR MM IINN AA CC IIÓÓNN DD EE EESS TTAADD OO EESS TTAACC IIOO NNAARR II OO 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,



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”.

EESS TTII MMAADDOORR DD IINNÁÁMMII CCOO 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.

PPLL AA NN IIFFIICCAADD OORR DD EE MMOOVV IIMMII EENN TTOOSS 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



CCIICC LL OO DD EE EE JJEE CCUU CC IIÓÓNN

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.



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.



Referencia al estado del controlador

Registro de los movimientos realizados por el controlador

Definición de Objetivo

Iniciar y detener el controlador así como modo de operación

Monitoreo de estado de las variables manipuladas así como su habilitación

Monitoreo de estado de las variables controladas así como su habilitación



MMÓÓDD UULLOO OOPPCC

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



MMÓÓDD UULLOO GGRRAAFFIICCOO

Permite graficar tendencias de las variables del controlador como un soporte a la puesta a

punto del mismo



MMOODD OOSS DDEE OOPPEERR AACCIIÓÓ NN

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.

LLAAZZ OO AABB IIEERR TTOO YY CCEERR RR AADD OO 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.



PPEERRFFIILLEESS DDEE UUSSUUAARR IIOO

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



EESSTTII MMAADD OORR DD EE VVAARRIIAABB LLEESS DD EE PPRROOCCEESSOO

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



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

FFUU NN CC IIOONN AAMM II EENN TTOO 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



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 PT-3000_2 es el valor que tenía la variable hace 4 segundos

SSOOLL AAPPAA CCOO NN FFII GGUURR AA CC II ÓÓNN 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

SSOOLL AAPPAA VVAARR IIAA BBLL EESS 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



Dirección OPC de la variable

Tag de la variable para su referencia dentro del Simulador

Descripción de la variable. Solo de referencia

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

Tipo de Dato debe ser coherente con el servidor OPC

Valor referenciado de cálculos. Puede ser modificado por el usuario

Valor Calculado en solapa cálculos

Valor actual leído desde el OPC

Valores Históricos controlador de cada variable VAR_1, VAR_2, etc

Mensaje de errores

Panel de Control del Simulador



Si se define un parámetro nuevo es necesario correar el proceso de renombrar variables y

parámetros desde el panel de Ingreso de Variables

SSOOLL AAPPAA PPAARR ÁÁ MM EETT RR OOSS

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.

Tag del Parámetro

Modificador del Parámetro

Valor del Parámetro 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

SSOOLL AAPPAA CCÁÁLL CCUU LL OOSS 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.



Si se define un Cálculo nuevo es necesario correar el proceso de renombrar variables y parámetros desde el panel de Ingreso de Variables



IINN TTEE RR FFAAZZ DD EE IINN GGRR EESSOO DD EE VVAA RR IIAABB LL EESS 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



IINNSSTTAALLAACCIIOONN

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

manual apc para torres de fraccionamiento de gas

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