Transcript PPS

PROST årsmøte 11-06-2002
En kort oversikt over noen prosjekter i
Cybernetica.
02/11/2015
Prosjekter i Cybernetica
• ‘Run-to-run’ optimalisering av batch-prosesser:
– Optimalisering av S-PVC polymerisering.
– Optimalisering av ferromangan-raffinering.
• MPC basert på ulineæare fysikalske modeller:
– Stabilisering og kvalitets-styring av polypropylen
(PP) polymerisasjons-prosesser.
– Stabilisering og kvalitets-styring av polyetylen (PE)
polymerisasjons-prosesser.
– Operatørstøttesystem for S-PVC polymerisasjonsprosesser.
– Styring av Pasta-PVC polymerisasjons-prosess
(forstudie).
– Styring av forbrennings- og energigjenvinningsanlegg.
– Utvikling av Green DP for Kongsberg Simrad.
02/11/2015
Prosjekter i Cybernetica
• MPC basert på lineære modeller:
– Modellprediktiv regulering av destillasjonskolonner.
– Utvikling av MPC basert på lineære tilstandsrommodeller for Kongsberg Simrad.
• Utvikling av ingeniørsimulator:
– Simulator for fenol-formaldehyd batch
polymerisasjons-prosess basert på SIMON.
• Tuning av konvensjonelle reguleringssystemer:
– MultiTune lansert som produkt.
• Kurs innen modellprediktiv styring:
– 3 kurs høsten 2002 i samarbeid med NTNU. Bidrag
fra Statoil og Borealis.
02/11/2015
Gevinst:
• Redusert batchtid
(minst 15 min).
Optimalisering av S-PVC
polymerisasjon
Reflux
condenser
• Redusert bruk av
inhibitor.
• Produktkvalitet i henhold
til ‘spec’.
Optimaliserings-problem:
• Pådragene parameteriseres med ca 80
uavhengige variable.
• NB! Modellen må være
tilstrekkelig glatt.
Implementering:
• CENIT ModelFit og
CENIT BatchOptimize.
• PC med Windows NT
som kommuniserer
med InfoPlus.21.
• Optimalisert resept
overføres til styresystem.
Cooling
jacket
VCM
H2O
PVC
• Batch-prosess
• Fysikalsk modell:
– Reaksjonskinetikk
– Termodynamikk
– Energibalanse
– Kvalitetsmodell
• ‘Run-to-run’ optimalisering:
Agitator
 - [1/s]
– Estimering av modellparametre etter hver batch:
• Modellparametre varierer
med omsetning.
– Optimalisering av temperaturprofil og initiatordosering.
02/11/2015
Operatør-støttesystem for S-PVC
polymerisering
Gevinst:
• Riktig dosering av
inhibitor medfører
kortere batchtid.
• Riktig lufting av reflukskondensator øker
kjølekapasiteten.
Implementering:
• CENIT.
• Kommunikasjon via
InfoPlus.21.
• Samme modell som ovenfor.
• On-line modell oppdateres
gjennom batchen:
– To varmeovergangstall og
en kinetikkparameter
estimeres kontinuerlig.
• MPC-applikasjon i rådgivende
modus:
– Predikterer 20 min frem i tid.
– Beregner ‘kjølemargin’.
– Beregner dosering av
moderator hvis kjølemarginen blir negativ.
– Beregner behov for lufting av
reflukskondensator.
02/11/2015
Gevinst:
Optimalisering av metall-raffinering
• Minimalisere tap av
mangan.
• Karbonkons. i henhold
til spesifikasjon.
• Semibatch-prosess:
– Fjerning av karbon fra
ferromangan metall.
Optimaliserings-problem:
• Pådragene parameteriseres med ca 30
uavhengige variable.
• NB! Modellen må være
tilstrekkelig glatt.
Implementering:
• CENIT ModelFit og
CENIT BatchOptimize.
• Modell implementert i
SIMON.
• Optimalisert pådragstrajektor overføres til
styre-system før hver
batch.
• Fysikalsk modell:
– Svært ulineær.
– Utviklet og implementert i
samarbeid med kunden.
• ‘Run-to-run’ optimalisering:
– Estimering av modellparametre etter hver batch.
– Optimalisering av pådragstrajektor før hver batch.
– Gode målinger/analyser før
og etter batchen.
02/11/2015
Gevinst:
• Økt produksjon (~3%)
• Raskere produktoverganger
• Mindre “off-spec”
• Okt reproduserbarhet
Modellprediktiv styring av
polypropylen (PP) produksjon
• Borealis PP5, Schwechat,
Østerike
• 3 N-MPC applikasjoner
basert på fysiskalske
modeller:
– 11 MV totalt
– 11 CV for stabilisering
– 8 CV for kvalitets-styring
– 77 modelltilstander
• Samarbeid med Borealis:
Implementering:
• BorAPC (OnSpot)
– Modellutvikling
– Modelltilpasning
– Implementering
– Ingangkjøring
• Windows NT
02/11/2015
Gevinst:
• Økt produksjon
• Raskere produktoverganger
• Mindre “off-spec”.
• Økt reproduserbarhet
Modellprediktiv styring av
polyetylen (PE) produksjon
• Borealis PE3, Stenungsund,
Sverige
• 2 N-MPC applikasjoner
basert på fysiskalske
modeller er satt i drift 2002.
• Samarbeid med Borealis:
– Modellutvikling
– Modelltilpasning
– Implementering
– Ingangkjøring
Implementering:
• BorAPC (OnSpot)
• Windows NT
02/11/2015
Gevinst:
• Økt produksjon (~3%)
• Raskere produktoverganger
• Mindre “off-spec”
• Reproduserbarhet
Modellprediktiv styring av
polyetylen (PE) produksjon
• Borealis PE2, Porvoo,
Finland
• 2 N-MPC applikasjoner
basert på fysiskalske
modeller er i drift siden
1999.
• Cybernetica utvikler:
– Modeller for produktkvalitet
– MPC styring av kvalitet
Implementering:
• BorAPC (OnSpot)
• VAX VMS
02/11/2015
Implementering:
Modellprediktiv styring forbrenningsog energigjenvinningsanlegg
• CENIT
• Windows NT
• OPC komm. mot PLS.
• Anlegg leveres av
Organic Power.
• N-MPC applikasjon basert
på fysiskalsk modell er i
under utvikling.
• Mål med optimaliserende
regulering:
– Regulering av effektproduksjon.
– Optimal energigjenvinning.
– Regulering av primær- og
sekundærkammer.
– Utslipp innenfor ‘spec’.
– Avgasstemp. innenfor
spesifiserte grenser.
02/11/2015
Kongsberg Simrad GreenDP
Miljøvennlig teknologi
Ulineær modellprediktiv styring
Metodikk utviklet ved
SINTEF / Cybernetica
Basert på CENIT
Kjernen implementert
av SINTEF /
Cybernetica
02/11/2015
CENIT overview
ModelFit
BatchOptimize
CENIT
N-MPC
Model
component
GenEst
Configuration interface
OPC Client interface
OPC Server interface
Time series
data base
02/11/2015
Cybernetica personell
Fra venstere: Magne Hillestad, Halgeir Ludvigsen, Bjarne Foss, Jan Gunnar Dyrset,
Peter Singstad, Svein Olav Hauger og Tor Steinar Schei.
02/11/2015