x(t) = A*x(t) - B*u(t) y(t)=C*x(t)
m(t)=Kc*e(t) + 1/TI*∫e(t)*dt + TD* de(t) + Mo d(t)
ESQUEMA BASICO DE APLICACIÓN DE LAS ESTRATEGIAS DE CONTROL AVANZADO
Control basado en modelo
Algoritmo PID
ESQUEMA PIRAMIDAL DE LOS SISTEMAS DE CONTROL
Control Control GerencialGerencial
Control de Control de OptimizaciOptimizacióónn
Control AvanzadoControl Avanzado
Control BControl Báásico de Procesosico de Proceso
Estabilid
ad
Estabilid
ad
Controlab
ilidad
Controlab
ilidad
Producc
i
Producc
ióónnNegoc
io
Negoc
io
SIR JAMES WATT
1736-1819
Ziegler-Nichols
Nathaniel B. Nichols 1914-1997
John G. Ziegler
m(t)=Kc*e(t) + 1/TI*e(t)*dt + TD* de(t) + Mod(t)
Norbert Wiener
1894-1964
Movimiento Browniano
“CIBERNETICA”
Rudolf Kalman
1930-
x(t) = A*x(t) - B*u(t)y(t)=C*x(t)(Ecuación de Estado del Control Automático)
Charles R. Cutler
Generación de Vectores
Adquisición de Datos dePlanta
Matriz de ControlDMG
OTFArchivo de Sintonía en Línea
Identificacion de la MatrizDinámica DMI
Módulo de la PlantaDMIBLD
Revisión ResultadosVECPLT
Revisión ResultadosDMIPLT
Revisión ResultadosDMIPLT
ADQUISICION DE DATOS Y SISTEMA DE CONTROL
COMPUTADORA DE CONTROL DE PROCESO
DMC Módulo Rutinas deCálculo
Base de DatosInterfase
INTERFASE DELCONTROLADOR
Matriz del ControladorDMG
Validación Modelo Fuera deLínea DMCSIM
OTFArchivo de Sintonía
Fuera de Línea
Archivo de Datos delControlador (a Computadora
de Proceso)
Revisión Resultados deSimulación VECPLT
Sintonía a Detalle
SINTONIA FUERA DE LINEA
COMPUTADORA PERSONAL
DMCU
AHORAFUTUROPASADO
"AHORA" A LA SIGUIENTE MUESTRA
1936-
(DYNAMIC MATRIX CONTROL)
TC
FC
LC
FI
AR
FC
TC
AR
CONTROL REGULATORIO CONVENCIONAL
TI
FC
LC
FI
AR
FC
TI
FC
AR
∑ L/L
∑ L/L
CONTROL REGULATORIO AVANZADO CONVENCIONAL
TI
FC
LC
FI
AR
FC
TI
FC
AR
MVPC
CONTROL REGULATORIO AVANZADO MULTIVARIABLE
•PREDICTORES(De Smith, Mas allá del Horizonte)•SMPC(SIMPLIFIED MODEL PREDICTIVE CONTROLLER)•DMC(DYNAMIC MATRIX CONTROL)•IDCOM(IDENTIFICATION AND CONTROL MODULE)•CONNOISSEUR•STAR
(SOLUTION TO TRANSIENT ALGEBRAIC RELATIONS)•Etc.
CONTROLADORES MPC DISPONIBLES COMERCIALMENTE
•SISTEMAS EXPERTOS
•LOGICA DIFUSA (FUZZY LOGIC)
•REDES NEURALES
•CONTROL ESTADISTICO
•CONTROL ADAPTIVO
OTRAS ESTRATEGIAS DE CONTROL AVANZADO DISPONIBLES COMERCIALMENTE
BENEFICIOS TANGIBLES ESPERADOS
Antes del Control Avanzado Después del Control Avanzado
$$$ Ahorros
Punto de Ajuste
Limite Superior de especificaciones objetivo
INCREMENTO EN LA PRODUCCION
PRODUCCION EN EL LIMITE MAXIMO POSIBLE
PUNTO DE AJUSTE DEL OPERADOR
Fases Típicas de Implantación de unSistema de Control Avanzado
1. Diseño Funcional
2. Diseño Detallado
3. Integración
4. Comisionamiento
5. Puesta en Operación
6. Soporte Post-Instalación
PROBLEMÁTICA PRESENTADA
• SISTEMAS CERRADOS O PROPIETARIOS• ESQUEMAS DE CONTROL LIMITADOS• CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO Y ALMACENAMIENTO MUY
LIMITADAS• PLATAFORMAS INCOMPATIBLES• SISTEMAS Y APLICACIONES MUY LIMITADOS• SISTEMAS DE COMUNICACIONES RUDIMENTARIOS• INSTRUMENTACION RUDIMENTARIA Y LIMITADA• SISTEMAS DE CAP POCO AMIGABLES Y RESTRINGIDOS• LIMITADA EXPERIENCIA EN APLICACIONES• COSTOS ELEVADOS CON BENEFICIOS RESTRIGIDOS
Centro de Trabajo de Pemex
Planta Tipo Tecnología Proyecto Costo (U.S. Dólares)
Pemex Refinación
Cadereyta
Off sites – GasolineBlending
Regulatory Blend
Controller (RBC);
Advanced Blend
Controller (ABC);
Control Distribuído:Fisher Provox
Inv. Estimada: 10.0MUSD
Otros proyectos sinfuncionarCaadereyta (RevampsUnits)
Naphtha Reformer APC Aspen; MES OSI-PI.
No Disponible
FCC DCS Siemens TelepermXP; APC Aspen; SIM
ABB; MES OSI-PI.
DCS No Disponible
Hydrodesulfur I, II, III APC Aspen; MES OSI-PI.
No Disponible
Atmospheric andVacuum Distillation I,II
DCS Siemens TelepermXP; APC Aspen; SIM
ABB; MES OSI-PI.
No Disponible
Cadereyta (OthersExisting Units)
Gasoline Blending DCS Fisher PROVOX;
APC ABB; MES OSI-PI.
DCS No Disponible
Tula
Planta DestilaciónPrimaria y Mezcladode Gasolinas
Regulatory BlendController (RBC);Advanced BlendController (ABC);Multivariable Controller(MVC)
Control Distribuído:Fisher Provox
Inv. Estimada: 15.0MUSD
Proyectos Muertos (proyectos sin terminar o fuera de operación)
Centro de Trabajo de Pemex
Planta Tipo Tecnología Proyecto Costo (U.S. Dólares) Implementación ROIComentarios
Cadereyta Almacenamiento y manejo de productos
Control Avanzado RBC y Optimizador ABC Star Blend con Analizador FTNIR
Mezclado de gasolinas $1,900,000.00 12 meses 3 - 6 Meses
El Regulatory Blend Control (RBC) se instaló sobre un DCSMarca Fisher Provox; El Advanced Blend Control (ABC) de
Starblend (Marca de Texaco) se instalo sobre una Workstation
HP con Analizadores Fluid Data del tipo NIR
Tula Almacenamiento y manejo de productos
Control Avanzado RBC y Optimizador ABC Star Blend con Analizador FTNIR
Mezclado de gasolinas $1,900,000.00 12 meses 3 - 6 Meses
El Regulatory Blend Control (RBC) se instaló sobre un DCSMarca Fisher Provox; El Advanced Blend Control (ABC) de
Starblend (Marca de Texaco) se instalo sobre una Workstation
HP con Analizadores Fluid Data del tipo NIR y Perkin Elmer
Tula Combinada
APC - Control Multivariable (2) en Destilacion atmosférica y destilacion al vacio
Modernizacion de Control y Control Avanzado $800,000.00 12 meses 9-10 meses
El Control MVC fué STAR de DOT Products, que debia instalarse sobre un DCS Mca. Fisher Provox; El proyecto incluyó analizadores de varios tipos como parte del cambio de la instrumentacion de procesos
Combinada 10-12 meses Coquizadora 10-12 meses Alquilación 10-12 meses Hidrotratadora de Gasoleo 10-12 meses Hidrogeno 10-12 meses Recuperadora de Azufre 10-12 meses Reformadora de Nafta 10-12 meses Catalítica 2 10-12 meses MTBE 10-12 meses TAME 10-12 meses FCC1 10-12 meses
Nuevo Pemex Criogenicas 1 y 2
Control Avanzado Multivariable STAR
Optimizacion de procesos
$ 1,000,000.00 6-12 meses 9-10 meses
El control MVC fue STAR de DOT products sore un DCS de Honeywell TDC-3000
Cangrejera Etileno Control Avanzado MOptimizacion de procesos $ 1,000,000.00 6-12 meses 6-9 meses El control MVC fue STAR de DOT products sore un DCS deHoneywell TDC-3000
Todos los centros de trabajo
Instalaciones de DCS Control Regulatorio, Estadistico, Avanzado básico - Assett Monitoring / Optimizacion de Activos
Optimizacion de activos $500,000.00 ea 6-12 meses 18-24 meses Para poder aplicar esquemas avanzados de control y optimizacion e integración de la informacion, es necesario comenzar conla modernizacion de la insfraestructura de instrumentacion, analítica y de sistemas de control; por ejemplo, un programa de actualizacion de todas las HMI y los controladores de los sistemas existentes, una adecuacion de todos los sistemas de analizadores en linea, cambio y adicion de instrumentos digitales (transmisores, válvulas, posicionadores, etc.)
Minatitlán Almacenamiento y manejo de productos
Control avanzado y optimizador, analizador FT-NIR
Mezclado de gasolinas $3,500,000 12 meses 3-6 meses Aprovechar la reconfiguracion de Minatitlan y adoptar el sistema de mezclado en linea para las gasolinas; este proyecto tiene uno de los retornos mas elevados
Software subutilizado
Proyectos Recomendados
Proyectos Muertos
Software Muerto
Madero
Licencias para el Simulador dinámico de procesos y Control Avanzado de Procesos
Reconfiguración de la Refineria con Sunkyong y Siemens
$1,152,000
Estas licencias de software se entregaron dentro del proyecto de reconfiguracion de la refineria; no hubo mayor avance de ingeniería, ABB entregó una propuesta para terminación de los proyectos directamente a PEMEX Refinación
TENDENCIAS ACTUALES
• SISTEMAS ABIERTOS• NUEVOS ESQUEMAS Y APLICACIONES DE CONTROL, DE
NIVELES SUPERIORES• PLATAFORMAS UNIFICADAS• CAPACIDADES DE PROCESAMIENTO Y ALMACENAMIENTO
“PRACTICAMENTE ILIMITADAS”• SISTEMAS Y APLICACIONES INTEROPERABLES• SISTEMAS DE COMUNICACIONES TRANSPARENTES,
EFICIENTES Y SEGUROS• INSTRUMENTACION INTELIGENTE Y MULTIFUNCIONAL• SISTEMAS DE CAP MUY AMIGABLES Y ABIERTOS• MAYOR EXPERIENCIA EN SU APLICACION• COSTOS MENORES CON MAYORES BENEFICIOS
INSTRUMENTACION INTELIGENTE Y MULTIFUNCIONAL
Características Típicas de Desempeño de un Medidor de Flujo tipo Coriolis
Process variable Accuracy Repeatabilityflow (1)
liquids and slurries ±0.10% of rate (2) ±0.05% of rate (3)gas ±0.35% of rate (2) ±0.20% of rate (3)
densityCMF010P ±0.002 g/cc (±2.0 kg/m3) ±0.001 g/cc (±1.0 kg/m3)other sensors ±0.0005 g/cc (±0.5 kg/m3) ±0.0002 g/cc (±2.0 kg/m3)
temperature ±1°C ± 0.5% of reading in °C ±0.2°C
PLATAFORMAS UNIFICADAS
SISTEMAS DE CAP “EMBEBIDOS”
José Luis Pérez Navarro Es Ingeniero Químico Industrial egresado en 1977 de la Escuela Superior de Ingeniería Química del Instituto Politécnico Nacional. Desde 1978 labora en el Instituto Mexicano del Petróleo donde ocupa el puesto de Coordinador en la Especialidad de Ing. de Control y Operación. Así mismo ha sido Jefe de Proyecto encargado de proyectos de Sistemas de Instrumentación y Control, de Sistemas de Control Digital y de Sistemas de Control Avanzado. Ha participado con el IMP, la ISA México y el IMIQ como expositor en cursos de la especialidad y como ponente en diversos congresos, tanto nacionales como internacionales. Es expositor de cursos de la especialidad de Instrumentación y Control a nivel Licenciatura, Postgrado y Maestría, tanto nacional como internacionalmente. Es Coordinador de Modulo en el Diplomado de Instrumentación y Control impartido por el IMP y la Facultad de Química de la UNAM Es Ex Presidente de la Sociedad de Instrumentistas de América, Sección México, A.C. Así mismo Ex Director Nacional del Instituto Mexicano de Ingenieros Químicos (IMIQ) y Miembro del Comité Técnico Permanente de Automatización del IMIQ