O controle multivariável é sempre explicado usando uma terminologia muito complexa que envolve conceitos como modelos de processos detalhados, otimização-em tempo real e matemática matricial. Isso significa que poucas pessoas além dos engenheiros de controle avançado de processos (APC) entendem isso. Uma melhor compreensão do controle multivariável nas operações de processos industriais trouxe mais pessoas para o negócio de automação de processos, ao mesmo tempo que trouxe benefícios operacionais, incluindo pontualidade, consistência e menos alarmes.
Popularizando o Conhecimento ARC
Muitas pessoas envolvidas em projetos podem ficar confusas, muitas vezes aceitando projetos APC sem compreender totalmente os objetivos, benefícios, impactos e taxas de sucesso. Além disso, esta situação faz com que a indústria confie mais uma vez nos engenheiros da APC para explicar as muitas deficiências inesperadas da APC, tais como custos elevados, ciclos de vida curtos e custos de manutenção mais elevados, que na maioria dos casos não foram explicados de forma satisfatória.
Com quase 40 anos de experiência com controle multivariável, surgiu uma compreensão mais intuitiva e qualitativa do controle multivariável e de seu papel nas operações industriais. Isto pode ter vários efeitos benéficos na APC e na automação de processos, incluindo ferramentas de software mais simples e poderosas, aplicações melhor definidas e maior envolvimento de todas as partes interessadas.
O que é controle multivariado?
O controle multivariável pode ser definido como a automação do ponto de ajuste do controlador de loop único e dos ajustes de saída que, de outra forma, seriam deixados para a equipe de operações realizar manualmente. Se os ajustes do ponto de ajuste e da saída forem feitos pela equipe de operações durante o ciclo de trabalho, este é um controle multivariável manual. Técnicas automáticas de controle multivariável, como controle preditivo de modelo (MPC) ou controle multivariável-sem modelo, automatizam essa tarefa.
O controle multivariável automático (ou multivariável de{0}loop fechado) oferece os mesmos benefícios que os controles de loop-fechado individuais, incluindo mais pontualidade e consistência, menos alarmes e excedências de limite, além de melhor otimização. Muitas vezes resulta em melhorias operacionais significativas e benefícios económicos.
Papel nas operações de processo
O papel do controle multivariável nas operações industriais pode ser entendido como a diferença entre o controle multivariável automatizado e o controle multivariável manual. O controle multivariável manual sempre existiu na indústria porque quase todas as operações de processo são uma proposta de controle multivariável. Basta perguntar a qualquer pessoa de operações e você verá.
O controle multivariável automático automatiza ou assume a tarefa de fazer ajustes de setpoint e saída para o grupo associado de controladores. Isso normalmente resulta em ajustes mais consistentes e oportunos, menos alarmes e limites excedidos e mais otimização. Esses benefícios também podem ser entendidos como inerentes ao controle de circuito-fechado versus controle de circuito-aberto. No domínio do controle de loop-único, esses benefícios sempre foram fáceis de entender e, na verdade, isso também se aplica ao controle multivariável.
O diagrama de restrições tradicional ilustra suas diferenças. Com o controle multivariável manual, o operador pode manter uma quantidade adequada de buffer ou margem de erro entre a operação em andamento e os limites em caso de alterações inesperadas ou distúrbios no processo. O buffer geralmente se traduz em perdas econômicas relativas a uma operação totalmente otimizada.
Nos manuais, se ocorrer uma alteração ou perturbação inesperada no processo, o operador mantém um buffer ou margem de erro entre a operação em andamento e os limites de restrição. O buffer geralmente se traduz em perdas econômicas relativas a uma operação totalmente otimizada.
Utilizando controle multivariável de circuito-automático ou fechado, as operações podem ser mantidas mais próximas dos limites reais e as zonas de buffer podem ser usadas como uma vantagem de controle avançado. Isto é possível porque o controle multivariável significa que se pode confiar nas respostas automáticas para agir quando as condições do processo mudam. Da mesma forma, o controle multivariável pode automaticamente cair dentro dos limites de restrição, permitindo a captura de maiores benefícios porque pode operar em ambas as direções.
As aplicações de controle multivariável permanecem "fora do radar" do paradigma convencional de MPC de grande matriz porque o alto custo do MPC não foi justificado com sucesso e é muito grande para as limitações do Controle Regulatório Avançado (ARC).
O exemplo "Low Altitude Radar" mostra uma aplicação de controle multivariado que tem estado "sob o radar" do MPC. Mostra o número de intervenções realizadas pelo operador no console em resposta a um setpoint, saída ou mudança de modo em um determinado período de tempo. Mostra os 25 piores “papéis”, ou seja, aqueles controladores que requerem maior intervenção do operador. Este é um gráfico fácil de desenhar para qualquer console de sistema de controle moderno.
Métricas eficazes fornecem medições significativas que visualizam o progresso ao longo do tempo. A indústria tem negligenciado métricas que podem justificar controles multivariáveis automatizados? Os 25 piores controladores (aqueles que exigem a intervenção mais operacional da equipe) podem ser facilmente mapeados para qualquer console de sistema de controle moderno.
Microgerenciamento de APC
Na verdade, a maioria dessas intervenções representa cenários de controle manual multivariável, onde a equipe de operações fica sobrecarregada com o microgerenciamento do grupo de controladores em questão.
O objetivo do controle multivariado é automatizar o esquema de controle multivariado manual e fechar o ciclo multivariado enquanto reduz o número de variáveis.
Métricas APC ausentes
Recentemente, o setor adotou práticas recomendadas semelhantes pelo menos duas vezes - gerenciando loops manualmente (além dos loops multivariados manuais dos quais estamos falando agora) e gerenciando alarmes para "funções ruins" (além das funções ruins de que estamos falando agora, que exigem intervenção frequente da equipe de operações). papéis).
Loops multivariados manuais e intervenções frequentes da equipe de operações têm diversas consequências indesejáveis, incluindo mais alarmes e ultrapassagens de limites, e menos foco e otimização por parte da equipe de operações em tarefas de{0}nível superior. As intervenções manuais são muitas vezes inconsistentes, inoportunas e abaixo do{2}}ótimo.
Métricas eficazes fornecem métricas significativas que visualizam o progresso ao longo do tempo. A Figura 2 atende a esses critérios e reflete os aspectos fundamentais da automação de processos bem-sucedida e da qualidade das operações do console. A indústria está negligenciando esta métrica natural e potencialmente importante?