Platform for Advanced Control and Estimation(高度制御ソリューション)

高度制御ソリューションは、エネルギー消費を抑え製品収率を改善することで、運転利益を生み出します。 
「Platform for Advanced Control and Estimation」は多変数モデル予測制御、ソフトセンサー、各種演算やユーザインタフェイス定義を一つのアプリケーションに統合することで、複雑な高度制御の導入期間を劇的に短縮すると共に、ロバスト性に優れた制御性能を維持し保守を容易にします。

簡易な導入効果の試算

高度制御の導入効果は、フィージビリティスタディで過去の運転データを確認した上で、経験則から制御性の改善度合いを設定し、そこから推測される収率改善率等から試算されます。

従来は、高度制御の導入には時間を要しましたが、自動ステップテスト機能の実現により、導入に要する時間が短縮されました。また、制御性の評価と改善を実現する機能を持っており、プラントのライフサイクルに渡って、優れた制御性を維持し、高い稼働率を実現できます。

 

安定したDCS制御

DCS制御の安定化は安定運転に向けての最初のステップです。標準化されたAdvanced Regulatory Controlモジュールは導入が簡単で、高度制御の導入に先立ちDCS制御の安定化を達成します。

 

自動ステップテストと素早いモデリング

制約を守り最適化を実現しながら、プラントの動特性応答を得るテストを自動的に実行できます。
パワフルなモデル同定ツールにより、素早くプラント応答データから動特性モデルを作成できます。

プロセスデータの解析、モデリング、コントローラー設計、シミュレーション、データ結合情報の定義などを設計ツールで行います。

 

総合的な高度制御アプリケーション

高度制御のアプリケーションを構築するには、多変数モデル予測制御の他にもソフトセンサーや各種演算等が必要になります。 
新しいプラットフォームは、制御エンジニアが短期間でシーケンスを伴った複数のプロセッサ(制御、推定等)から成る高度制御アプリケーションを同一環境下で開発できるようにします。高度制御アプリケーションに応じたユーザインタフェイスのカスタマイズも可能です。

多変数モデル予測制御コントローラー、ソフトセンサー、ユーザーが作成した各種演算式がひとつのアプリケーションに統合され、プラントワイドの最適化制御を実現できます。

 

コミッショニングでの高い制御性能

同一アプリケーションのStaged(Read only)バージョンとLive(Read and Write)バージョンを同時に実行することが可能で、制御エンジニアがパラメータやモデル構成を変更したStagedバージョンの挙動を事前に検証でき、確認後には瞬時にStagedバージョンをLiveバージョンに切り替えられます。 
コミッショニングツールはパワフルなトレンド機能と共に提供され、エンジニアはモデルミスマッチを素早く特定できます。

省人化や操作監視範囲の拡大によって増加している運転員(オペレーター)の負荷を低減したいという現場の課題に対して、操作性の向上を図り、効果的な操作監視を可能としています。

 

運転での制御性能維持

Advanced Monitoring & Diagnosisツールはアプリケーションの制御性能やモデル誤差等を常時監視します。制御パラメータやモデル動特性はオンラインで変更できます。対話形式のパフォーマンス解析ツールにより制御が不良な箇所を特定できるので、対策を打つことで良好な制御性能を維持して、高度制御の導入効果を保ちます。

高度制御の導入後、制御性能を監視、診断するツールを用いて、制御性に問題のある箇所を特定し、対策を打つことにより、操業条件の変更や設備の経年変化に対しても、優れた制御性を維持できます。

 


OpreXとは

OpreXとは、制御事業の包括的ブランドです。お客様との価値共創を通じて培ってきたYOKOGAWAのテクノロジーとソリューションの卓越性を表し、YOKOGAWAの全ての制御関連製品、サービスとソリューションを包含しています。OpreX Transformation 、OpreX Control 、OpreX Measurement 、OpreX Execution 、OpreX Lifecycle の5つのカテゴリーから成り立ち、「Platform for Advanced Control and Estimation」はOpreX Transformationのソリューションの一つであるOpreX Asset Operations and Optimizationに属します。OpreX Transformationは、企業活動全体を俯瞰し、生産からサプライチェーン、リスク管理や経営までの領域を含む卓越したオペレーションを実現する包括的ソリューションを意味します。
YOKOGAWAはこのブランドのもと、お客様のビジネス課題解決の視点で、お客様の変革と成長を支援する統合ソリューションを提供していきます。


 

概要:
  • Exasmoc
  • 電解槽の省エネルギー運転 導入事例
  • 電解プラントでの電力使用量大幅削減に貢献
概要:

株式会社カネカ 様 BTGの高度制御による省エネ制御の実現

DCSと運転支援パッケージの組み合せに高度制御を連携させる事で、年間を通じて常に最適な状態でBTG設備を稼働。年間1,000t以上ものCO2削減を実現しています。また、付帯効果(対象設備の監視・操作:85%削減)にも繋がりました。

【導入製品】 CENTUM CS 3000、 Exasmoc 、Exapilot

概要:

Exasmoc, Exarqe
FCCUプラントへの導入事例
チャージ・転化率の最大化,装置運転・製品性状の安定化の達成

概要:
  • Exasmoc, Exarqe, Exacoast
  • 芳香族プラントへの導入事例
  • タイの大規模芳香族プラントへの高度制御導入
概要:

運転支援の事例

運転員作業負荷の大幅削減の達成

お客様紹介

住友化学工業株式会社殿(以下、住友化学殿と省略)は日本を代表する化学会社の一つです。2003年度の連結売上高は約1兆1,158億円です。1913年に現在の愛媛県新居浜市において銅精錬から排出される副産物を原料として肥料の生産を開始したのが住友化学殿の事業の始まりです。住友化学殿は現在、各種基礎化学製品を生産しています。住友化学殿愛媛工場の電解ソーダプラントに運転支援パッケージExapilotが導入されました。

住友化学愛媛工場殿 Exasmoc導入事例へ

住友化学愛媛工場殿の全景
住友化学愛媛工場殿の全景 

Exapilot導入の理由

製造現場の急速な世代交代により、オペレータのノウハウを次の世代に伝承することが重要な課題となっています。全てのオペレータが同じレベルの操作を行えるように、オペレータのノウハウは整理されて全てのオペレータの間で共有されていなければなりません。この課題を解決するためにオペレータの手動操作自動化し、そのノウハウを整理するツールとして住友化学殿は次のような理由でExapilotを導入しました。

  1. Visual Basic等のプログラミング言語を使わないため、誰もが容易にシステムを構築できる。
  2. システムのロジックが理解しやすいフローチャート形式で記述されているので、誰もが理解でき、保守が簡単である。
  3. Exapilotのデータを表形式の汎用ソフトウェアと容易に結合することができる。

お客様の声

6ヶ月間でExapilotのシステムを完成させたご担当者様は次のようなことから、Exapilot導入に大変満足されています。

  1. 電解ソーダプラントの自動運転を実現した。
    1日平均56回も必要だったオペレータ操作がExapilot導入による皆無となった。
  2. オペレータが、創造的で知的な作業に集中できるようになった。
Exapilotシステムを完成させた山嶋隆之様
Exapilotシステムを完成させた山嶋隆之様 

電解ソーダプラントの概要

電解ソーダプラントは図1に示すように塩化ナトリウム水溶液(以下、塩水と省略)からイオン交換膜法により、苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)、水素ガス、塩素ガスを生産します。塩化ナトリウム水溶液は工業塩水を水に溶かした後、各種フィルターでイオン交換膜と電極に悪影響を与える不純物を除去して作られます。愛媛工場では年間10万トンの塩素ガスを生産しており、その塩素ガスは愛媛工場の各種プラントの主要原料として使用されています。

電解ソーダプラント概要

図1 電解ソーダプラント概要

Exapilotによる自動運転の実現

Exapilotによる塩水量自動調整ロジック
 図2 Exapilotによる塩水量自動調整ロジック

Exapilotはフィルター再生時とプラント処理量変更時における塩水流量の自動調整を実現しました。さらにExapilotは、一部設備の自動スタートアップと自動シャットダウンを実現しています。図2に示すExapilotのロジックで塩水流量が自動調整されています。フィルター再生時のExapilotで良好に制御されている供給塩水レベルを図3に示します。図4に示したExapilot導入前の全ての操作が手動で行われている時と比較して、Exapilot導入によりレベル低下を小さく抑えるとともにレベルが正常値に戻るまでに要する時間を約2時間短くすることができました。Exapilot導入前はオペレータはこの塩水流量調整のために1日平均56回もの操作が必要でしたが、Exapilot導入後はオペレータはその作業から完全に解放されています。


Exapilot導入後のフィルタ再生時の塩水タンクレベル変動

図3 Exapilot導入後のフィルタ再生時の塩水タンクレベル変動

Exapilot導入前のフィルタ再生時の塩水タンクレベル変動

図4 Exapilot導入前のフィルタ再生時の塩水タンクレベル変動

システム構成

システム構成を下図に示します。Exapilotに加え高度制御(APC)のExasmocが導入されています。

システム構成


※掲載記事および写真の無断転載を禁じます。

業種:
概要:

高度制御の事例

製品性状の安定化の達成

プラント概要

日本海石油株式会社殿は富山市にある新日本石油のグループ会社です。一日あたり6万バレルの原油精製処理能力があり、北陸地区における各種石油製品(プロパン、ブタン、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油、重油等)の重要な供給基地となっています。多変数モデル予測制御パッケージのExasmocと性状推定パッケージExarqeが常圧蒸留塔とデプロパナイザーに導入され、製品性状の安定化に寄与しています。多変数モデル予測制御パッケージのExasmocと性状推定パッケージExarqeは、日本国内をはじめ世界中の製油所や石油化学プラントに導入され、大きな利益をもたらしています。

日本海石油殿写真
日本海に面した日本海石油富山製油所殿の全景

Exasmoc、Exarqe導入効果

Exasmoc、Exarqe導入理由 Exasmoc
Exarqe
導入により
→
Exasmoc、Exarqe導入による効果
1)常圧蒸留塔における製品性状を上下限内に制御したい
例:蒸留点・・・灯油5%、灯油95%
*製品性状の安定化
→特に灯油95%蒸留点の標準偏差が
約半分に減少し、灯油の増産が可能になった。
2)デプロパナイザーの製品プロパン性状を規格下限値ぎりぎりに保って、リボイラスチーム量を削減したい *スチーム使用量の削減
→デプロパナイザーではリボイラスチーム使用量が約10%低減

主なアプリケーション構成

日本海石油殿アプリケーション構成図

デプロパナイザー

システム構成

ExasmocとExarqeはOPC通信経由で横河電機のDCSシステムCENTUMと接続されています。横河電機のプラント情報管理システムExaquantumも導入されています。

業種:

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