Integração via OPC de controlador preditivo comercial com simulador dinâmico de processos gerando ambiente virtual de testes

Abstract

Nos últimos anos a tecnologia de controle digital tem evoluído rapidamente, os fabricantes de sistemas digitais oferecem soluções de hardware e software com maior capacidade e menor custo. A instrumentação de campo melhorou muito a sua qualidade, oferecendo muitas opções para o aumento da eficiência de controle, tais como transmissores e posicionadores inteligentes. A comunicação entre sistemas foi bastante simplificada com a adoção do padrão OPC. Algumas tecnologias de controle avançado saíram das universidades e estão disponíveis sob forma de ferramentas de uso mais fácil. Toda esta disponibilidade de tecnologia para integração e implementação reduziu drasticamente os custos e prazos dos projetos de controle avançado e com isto cada vez mais sistemas com controle avançado vêm sendo implementados. Uma das grandes dificuldades na implementação destes sistemas tem sido a necessidade de gerar modelos do processo baseando-se em testes de planta, que normalmente causa perdas de produção, instabilidade da qualidade do produto e riscos a equipamentos e do próprio processo. Com este cenário, a proposta deste trabalho de criar um ambiente vitual para testes vem de encontro às expectativas de criar um ambiente economicamente mais viável e ao mesmo tempo mais seguro. Este trabalho utilizou como processo a ser controlado uma coluna de destilação de mistura binária, equipada com oito pratos perfurados, onde se necessita controlar as composições de topo e de fundo. Trata-se de uma coluna simulada, modelada no Matlab com base em (Luyben, 1990). O controle simultâneo das composições de topo e de fundo numa coluna de destilação é um problema complexo, devido ao acoplamento inerente das duas variáveis de saída com as variáveis de entrada, restringindo o uso de técnicas de controle convencionais, do tipo PID (Proporcional, Integral, Derivativo). Para tanto, se utiliza neste trabalho um controlador controle preditivo comercial, como alternativa para solução deste problema. Dentre as opções disponíveis no mercado, optou-se por utilizar o DeltaV Predict que faz parte do sistema de controle Delta V do fabricante Emerson Process. A integração do modelo da coluna de destilação e do DeltaV Predict foi feita através da ferramenta OPC, normalmente utilizada para integração de sistemas. Foram realizados testes de desempenho com controladores PID multimalha construídos no Matlab, depois no sistema Delta V e finalmente um controlador DMC gerado a partir de um modelo instalado no DeltaV Predict. Os resultados dos testes de desempenho das três opções acima descritas são comparados analisados.