De maestro van het proces

Met de ontwikkeling van de procestechnologie heeft ook de ontwikkeling van de automatisering een vlucht gemaakt. De behoefte van de mens om processen te automatiseren neemt hand over hand toe. Een groot voordeel van automatisering is dat met minder mensen meer dingen tegelijkertijd gedaan kunnen worden, waardoor het proces effectiever, efficiënter en niet te vergeten veiliger verloopt. In de procesindustrie wordt daarom ook veelvuldig gebruik gemaakt van automatisering. Automatisering is een combinatie van meettechniek en regeltechniek en wordt in jargon meestal process control genoemd.

In het Nederlands vertaald komt de term procesbeheersing (en niet proces controle…) het dichtste in de buurt. In mijn blog Regelneef leg ik uit dat er 3 soorten basisprincipes (noem het de “basislaag”) in de meet- en regeltechniek bestaan:

1) Handmatige regelingen
2) Aan/uit regelingen
3) De PID regelaar

In de procesindustrie is nog steeds een mix van deze drie soorten regelprincipes te vinden. Fabrieken worden echter steeds groter en complexer en de drang om met minder mensen zo’n proces te kunnen beheersen, blijft maar toenemen. Hierdoor is een extra laag besturingstechnologie ontwikkeld die zich boven de basislaag bevindt: de geavanceerde procesautomatisering (advanced process control). Deze laag moet gezien worden als een extra hulpmiddel voor de operator. Hij brengt de diverse regelingen als het ware met in harmonie. Hoe werkt het?

Eén brok dynamiek

Advanced process control is niets anders dan een slim computerprogramma dat de instellingen (de zogenaamde set-points) van de basisregelaars op gezette tijden aanpast. Stel dat een fabriek op 70% van zijn ontwerpcapaciteit draait en dat er behoefte is om naar 80% te gaan. De operator zou dan zijn handen vol hebben om de vele regelaars opnieuw op de hogere waardes in te stellen. De computer kan hier heel handig mee helpen: een programma berekent welke set-points de verschillende regelaars moeten krijgen en verstelt deze dan volgens een bepaald patroon. Dit is de meest eenvoudige vorm van advanced process control. Een meer geavanceerdere vorm is die van de multivariable control ook wel model predictive control genoemd. Hierbij wordt een dynamisch model ontwikkeld van het gedrag van de fabriek. Dynamisch wil zeggen tijdsafhankelijk. Om het model te maken moet eerst nauwkeurig worden bestudeerd hoe het proces op bepaalde verstoringen reageert. Hoe reageren bijvoorbeeld de bodem- en topstromen van een destillatiekolom als de voeding met x% toeneemt (en de rest constant blijft) en hoe lang duurt het voordat deze verstoring te merken is? Dit wordt voor alle relevante regelaars in het proces herhaald, waarna het dynamische model van het proces gebouwd kan worden. De computer is nu, op basis van de informatie in het model, in staat te voorspellen (vandaar predictive) wanneer een bepaalde verstoring effect heeft en kan dus ook de passende tegenmaatregelen treffen om dit zoveel mogelijk te voorkomen.

Waarom advanced process control?

Deze manier van regelen leidt uiteindelijk tot een heel stabiel en voorspelbaar proces. Het voordeel is dat de fabriek dichter tegen haar (jawel dames, fabriek is vrouwelijk!) ontwerplimieten aan kan worden bedreven, waardoor het maximale uit het proces wordt gehaald. Theoretisch zou een operator dit ook kunnen, alleen voor heel korte tijd. Er zijn in praktijk teveel zaken die hem of haar van het optimale regelpunt af kunnen leiden waardoor het proces niet altijd optimaal zou verlopen. Advanced process control brengt de diverse regelingen met elkaar in harmonie Het voordeel van advanced process control is dus dat alles volledig automatisch verloopt zoals een automatische piloot in een vliegtuig. Het is echter wel van belang dat operators getraind blijven worden hoe ze het proces moeten beheersen als de automatische piloot onverhoopt uitvalt. Die routine verleert hij/zij namelijk als de computer goed zijn werk doet. Ik heb in de praktijk al genoeg voorbeelden gezien van het succesvol implementeren van advanced process control, met tonnen besparingen per jaar tot gevolg. Op het gebied van de basic control is echter vaak ook nog het nodige te optimaliseren. Pas als dit goed op orde is kan de stap naar advanced process control worden overwogen.

Wat zijn jouw ervaringen met advanced control? Schrijf jouw tips en tricks in de commentaarvelden hieronder.

Leuk artikel? Help me dan om het artikel te verspreiden door op een of meerdere van de social media knoppen hieronder te drukken.

Deze blog is tevens gepubliceerd op www.processingprofs.nl.

1 antwoord
  1. Paul Kevenaar
    Paul Kevenaar zegt:

    Je zou een optimaliserende regelaar kunnen omschrijven als: “de grootste winst bereik je op de rand van de afgrond” Hoeveel kans/risico wil je lopen? m.a.w. hoe dicht durf je langs de rand te gaan? Dit hangt o.m. af hoe diep de afgrond is en hoeveel moeite (schade) het kost om eruit te kruipen.
    Maar allereerst moet het proces optimaal ontworpen zijn, anders is optimaal regelen dweilen met de kraan open. (procesintensificatie?)

    Beantwoorden

Plaats een Reactie

Meepraten?
Draag gerust bij!

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *