Embed Size (px)
Citation preview
Densyx – Otimizacion en industra 4.0
A Densyx é uma empresa SPIN-OFF da área de otimização de
processos industriais da Densit do Brasil . Essa área se desenvolveu
e cresceu de forma que foi tomada uma decisão estrátegica de a
separar da matriz para que se possa tornar ainda mais forte e com
maior foco no desenvolvimento.
Foi criada para ser uma ponte entre o mundo industrial e as
universidades ou start ups onde o principal objetivo é de transferir as
insvestigações que decorrem nos mundos académicos para o
mundo industrial,
Conta com soluções de controle especialista para
aumentar a eficiencia e performance dos sistemas,
soluções para geração de relatórios automáticos
para os diversos tipos de objetivos (controle de
performance, monitoramento ambiental segundo
as normas,etc). Soluções de predição online de
variáveis somente obtidas em laborátorio.
Desarrollo en inteligencia Artificial
Fuzzy Logic
SmartSensorGenetic Algoritms
Preditive control Adaptive PID
Machine Learning
Planta de Cemento y Consumo Energético
Filipe Apóstolo - [email protected]
Industria del
cemento: gran
consumidor de
energía
• Producción 2018: 4.6 billones de toneladas.
• Con referencia a 110KWh para producir 1
tonelada de cemento.
500 Bil de kWh
Sector de molienda: 65%
Molienda de Crudo: 23%Cemento : 42%
Potencia absorbida por el motor del molino Simplificado
dc
Fração J
dc
Centro de gravedad de carga
Mcg
𝑃 = 2𝜋 × 𝑁 × 𝑇
𝑁 = Freq. Rotación
𝑇 = 𝑀𝑐×𝑔 × 𝑑𝑐 + 𝑇𝑓
Como la distancia "dc" varía (como se muestra arriba), la potencia absorbida por el motor principal
del molino también varía.
Eficiencia de molienda
𝑃 = 2𝜋 × 𝑁 × 𝑇
dc
Fraç
ão J
dc
Centro de gravidade da
carga
Mcg
𝑇 = 𝑀𝑐×𝑔 × 𝒅𝒄 + 𝑇𝑓
C
AB C
D
KW
H M
oto
r
Efi
cie
ncia
de m
oli
en
da
Nivel de llenado
B
A
D
Es muy importante conocer el nível de llenado en
todo instante (corpos moledores + material)
¿Cuál es el problema con los equipos tradicionales?
Problema del equipo de medición de nivel de llenado de cámara tradicional
Problemas de equipo
tradicional
Folaphone:
Realice la medición por sonido.
El sonido viaja por el aire.
El sensor puede captar sonidos de
ambas cámaras y otras fábricas.
Folafone
El sensor capta el sonido de K1 y K2
Recoge el sonido de otros equipos cercanos
En el caso de cementos finos
No podemos poner un folafone en K2
K1 no sirve para control
millscang4
La vibración se propaga de
manera fácil.
El sensor recoge de 1 a 2 metros
desde el inicio de la cámara hasta el
interior.
Utiliza sensores de vibración y selecciona la
frecuencia correspondiente al golpe de las bolas.
MillScan G4
La vibración se propaga por medios
mecánicos, no aire como en el caso del
sonido. Esto minimiza la interferencia
externa. La unidad inteligente filtra la señal
para ignorar las vibraciones no deseadas,
tales como: resonancia, motor, equipo de
rodamiento fijo, etc.
S1 S2
Uni.
Ch2:4-20mA
Ch1:4-20mA
MillScan G4 es un instrumento de campo que utiliza lasvibraciones medidas en el rodamiento del molino paragenerar una señal de nivel de llenado del molino de bolas.
• Aumento de la capacidad productiva;
• Reducción del consumo de energía;
• Señal de nivel de llenado independiente por cámara demolino;
• Mayor calidad del producto final con desviacionesreducidas de Blaine;
• No sufre interferencia de las fábricas u otros equiposadyacentes;
• Sistema 100% digital, no sufre interferencia por cambiode temperatura, humedad o alteración acústica del edificio- Señal precisa;
• Fácil instalación y calibración.
Filtro de frecuencia
Filipe Apóstolo - [email protected]
Obviamente, el sensor captura toda
vibración: resonancia del motor, entre
otros.
El sistema selecciona las frecuencias de golpe de pelota
ignorando todas las demás.
Unidad
Inteligent
e
Sinal filtrado :
Apenas energia do
batimento das bolas
Detecta el laberinto de la primera
cámara:
• Material húmedo;
• Diafragma relleno;
• Baja circulación;
• Alta productividad.
Falla del material de entrada:
• Tolva obstruida
• Material que cae del cinturón;
• Material húmedo y pegajoso;
• Pasaje estrecho.
Tolva
Chute de Entrada
Camara de Secado
¿Por qué monitorear ambas cámaras?
La alta demanda de cementos muy finos cambió el diseño de molienda
CPV-ARI RS
Blaine: 4600 cm²Kg
#325->aprox 1%
CPII-E32
Blaine: 3400 cm²Kg
#325 -> aprox. 8,5%
Cementos muy finos
Carga equilibrada en ambas cámaras; K1 y K2 funcionan completamente y K1 se usa para el control de rectificado
Cementos Tradicionales
Carga desequilibrada. K1 opera muy vacío y K2 muy lleno, saturación del elevador y sistema transportador a
la salida del molino.
Impacto de Carga Circulante Elevada
Carga Circulante mucho superior
Capacidad de Elevador? Capacidad Separador? Transporte?
Regueras Ductos Chute entrada
Situacion Mas Esperada
Problemas mas comuns
• Derramamento en entrada y molino peleando bolas • Molino peleando bolas y elevador saturado
• Molino vazio, RPM separador en Maximo y productividad limitada por finura
1-Salida
atascada
2-Entrada sobe por dificuldade de
passagem para a seguda
MillScan G4
MillScan K1 MillScan K2
En general el señal del
Elevador no tiene
precision/resuloción
Su Señal varia mucho, (alto
desvio padrão), forzando a
mantener un valor lejo de
su limite para proteger .
Señal K1Influencaida diretamente,
por alimentacion fresca
Señal K2Influencaida diretamente,
por rechazo + produto
preparado por K1
Señal K2Antecipa el comportamiento del
elevador de 10 a 15 minutos
Correlacionar Millscan
K2 com o valor de limite
para o elevador
Monitorando ambas as câmaras.
Filipe Apóstolo - [email protected]
Conoce el flujo de
material
Detectar atasques
Control preciso:
independiente del tipo de
cemento.
Excelente herramienta de
diagnóstico
Millscan 1câmara detecto
salida de material (caliza)
imediatamente
MillScan câmara 2
no es afectada
C 88-90%
AB C
D
KW
H M
oto
r
Efi
ciê
ncia
de m
oag
em
Nível de Enchimento
%
B 60-80%
A <60%
D >90%
Calibracíon
Calibração Sensor
1. Estabilizar a moagem na produtividade normal.
2. Determinar o valor que o sensor deveria indicar.
76.43 % 16.23 mA
3. Selecionar o sensor correspondente usando o
botão (S)
4. Apertar e manter pressionado o botão (A) e
ajustar o valor de referência para o valor
desejado (85 no nosso exemplo) usando os
botões (+) e (-).
Por exemplo: 85% para o Sensor 1
5. Soltar o botão (A), neste momento nada se altera
até que seja apertado o (A) e (S) em simultâneo,
o que dará inicio a calibração.
Durante a calibração sera apresentado uma
animação e o final aparecerá um A
6. Para salvar a calibraçao apertar e soltar os
botões (+) e (-) em simultâneo.
Toda la calibración se hace directamente en el panel del
equipo
Operación manual = DesperdicioOperación automática = Acciones Restricas
Es imposible que el operador opere el molino cada minuto
El operador tiene múltiples sistemas para rastrear, comoinformes para mantener;
El operador está "obligado" a colocar una producción quepermita mantener una producción alta, pero por debajo de sucapacidad máxima, de modo que tenga tiempo para corregir lasobrecarga.
Las acciones de los operadores son más precisas tanto paratake como place (lo cual es excelente en casos específicos);
El operador es mucho mejor en situaciones críticas de toma dedecisiones y operando el molino cuando hay problemas serios.
Es imposible que el control automático funcione
en situaciones para las que no se han
programado.
Un controlador automático, incluso siendo un experto,
solo puede controlar en situaciones para lo que ha sido
programado.
En situaciones imprevistas:
Averías de equipos;
Cambios críticos del proceso (cambio de materia
prima, pruebas, etc.);
El controlador continúa funcionando con las reglas y
parámetros programados, que pueden no ser
correctos.
Lo que un sistema experto debe ter
Sistema Experto
Fácil Programacion
Lograr un Fator de Marcha >90%
Alteracion de parametros se realize por un responsable
Suporte acessible
Sistema ideal:Operador + Sistema de control automático
Filipe Apóstolo - [email protected]
Operação Manual
Operador
Operador
+
MillExCS
Potência
Motores
Elevadores/Retorno
Nivel
dellenado
Nivel de llenado
Potência Motores
Operação Manual + Sistema Automático
Elevadores/Retorno
Filipe Apóstolo - [email protected]
Sistemas especialistasEstos son sistemas que permiten un control más
inteligente y flexible;
Tienen la capacidad de tomar diferentes
acciones de acuerdo a diferentes
situaciones.
Tomar decisiones de acuerdo con los
valores de múltiples variables;
No requieren que el sistema sea lineal
Control Experto Molienda de Cemento
Objetivo?
Como?
Tipos de Cemento?
• Maximizar la producción (ton / h)
• Minimizar el consumo específico (KWH / Ton)
• Controlar el balance total de alimento fresco
• Permite diferentes reglas para cada tipo de cemento o situaciones especiales.
Sistema
automáticoSetpoint Atual
Pedido de Ajuste
• Valor > 0 Aumentar
• Valor = 0 Manter
• Valor < 0 Diminuir
Sistema Automático
Ejemplo de regla MillExCS
Se MillscanK1 está AbajoDelObjetivo Y
Se PendienteMillscanK1 no está SubiendoRápido Y
Se Elevador no está Elevado Y
Se MillScanK2 no está Elevado Y
Entonces Ación és
AumentarTpH
Se MillScanK2 está Elevado Y
Entonces Acion és DisminuirSe pendienteMillscanK2 está Subiendo
R1
R2
Facilidad
Programacción
Cálculo del nuevo valor de setpoint
MillExCS Pedido Ajuste CPV-ARI
Pedido Ajuste CPII-Z
Pedido Ajuste CPIV
MillExCS_SAIDAS[1]
MillExCS_SAIDAS[2]
MillExCS_SAIDAS[3]
Análisis
de reglas
Databridge
Setpoint
Setpoint Nuevo = Pedido Ajuste + Setpoint
Verifique qué tipo
de cemento está en
producción
CPV-
ARIMillExCS_ESTADOS[4] _ESTADOS[2]
CPII-Z CPIV
_ESTADOS[3]
PLC
MillExCS_SAIDAS[0]
Servidor OPC
Filipe Apóstolo - [email protected] B C
5438,56 kWh
151.28 tph
5465,71 kWh
147,74 tph
36,99 35,95
Manual Automático
Mismo cuando existe uma falla mecânica El Sistema MillExCS se ajusta em minutos
Controladores Más Comunes en Indústrias
• MillExCS utiliza Fuzzy para construir una base
del control
PID
Fuzzy Logic
Neural Networks
Genetic Algorithms
Adaptive PID
MPC
Densyx ha desarrollado varios programas que le
permiten implementar estas tecnologías.
Not Expert
Expert
Expert
Expert
Expert
Expert
Fuzzy Controllers
MillExCS is Based on Fuzzy logic
O termo "fuzzy" -> difuso, refere-se ao fato de que alógica envolvida permite lidar com o conceito de queos processos não podem ser expressos comoverdadeiro ou falso mas sim como parcialmenteverdadeiro
Exemplo: Temperatura Alta > = 113ºC
Fuzzy logic
110,1ºC Temperatura é Alta => 10% verdadeiro;
112,5ºC Temperatura é High => 98% verdadeiro;
Classical lógic
110,1ºC Temperatura é Alta => falso;
112,5ºC Temperatura é Alta => falso;
IF temperature é cool E
Pressão é weak,
Então throttle é P3.
IF temperature é cool AND
pressure é ok,
THEN throttle é Z.
MillExCS PLC
N3: Large negative.
N2: Medium negative.
N1: Small negative.
Z: Zero.
P1: Small positive.
P2: Medium positive.
P3: Large positive
Controlladores Fuzzy tentam imitar o raciocínio humano:
• Em vez de se basearem em modelos matemáticos, se baseiam em regras
como se explicam a um operador novo
• Converte termos semânticos em funções de pertença lógicos. O valor de uma
variável pertence de 0 a 1 da função em vez de 1 ou 0.
• A cada ciclo o controlador fuzifica o valor das variáveis, Analisa todas as
regras e calcula o valor de comando.
Ontrend – Plataforma WEB
Servidor com os
softwares instalados
PLC
Comunicação Ontrend
com todos os PLC
Variáveis no
Banco de dados
Graficos customizados a partir do Banco de dados
Acesso via Browser:
Chrome;FireFox;
Em qualquer computador na
rede
DS Report
Relatório customizado;
Com todos os dados da
produção do dia
1 página: Visão geral
2 página à penúltima
página: Detalhe por tipo
de cimento e gráficos de
operação
Ùltima página :
Acomulado mensal
Alguns resultados provindos do MillExCS
Aumento da Produção
Horária [ton/h]
Diminuição do Consumo
Específico (Kwh/ ton)
CIMPOR Souselas, Portugal
+ 8,27%
- 10,43 %
+ 6,32%
- 14,95%
CIPLAN,Brasília/DF
+ 4 ,04%
-13,12%
BrenandPitimbu/PB
+ 8 ,33%
-12,9%
ElizabethAlhandra/PB
Factor de Marchas > 90%
Suporte Activo de Densyx
Sistema de monitoreio y alarmas para Densyx de todos sus sistemas instalados
Grupos de Whatsapp con los operadores y responsables de la molienda
Acesso remoto y ajustes contínuos
Suporte Densyx
Desarrollo en inteligencia Artificial
Preditive control Adaptive PID
Modulo estimación de finura
#325 R%
A Cada Minuto
Operador va haciedno su
amostreo normal.
Cuando la red neural se queda
lista, solo se hace analises de
lab para ir corrigindo la
estimaccíon.
1 - Entrenamento de la red neural
2 – Acurracy superior a 90% se coloca
en marcha
Indústria 4.0 – Manutenção Preditiva em Motores e Transformadores
Filipe Apóstolo – [email protected]
Alimentação
• Desbalanceamento da tensão;
• Distorção harmônica.
Estator
• Desbalanceamento da corrente devido problemas na bobinagem.
Rotor
• Rotor Bobinado: Desbalanceamento da corrente devido problemas no circuito do rotor;
• Rotor Gaiola: Barras quebradas.
Excentricidade
• Desalinhamento do motor com a carga;
• Desbalanceamento do rotor;
• Problema de fixação do motor .
Carga
• Nível de variação de carga elevado;
• Problemas em sistemas de correias/polias.
Avarias Elétricas
Avarias Mecânicas
Avarias detectadas-Online
0.0 < FSa < 2.0
FS – Fator de Severidade
0.0 < FSe < 2.0
0.0 < FSr < 2.0 0.0 < FSx < 2.0 0.0 < FScar < 2.0
