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INFORMAÇÃO TÉCNICO-COMERCIAL Filipe Apóstolo Acontrol - Automação e Controle Industrial, Lda. Tel.: +351 239 918 007 • Fax: +351 239 918 089 acontrol.geral@acontrol.pt • www.acontrol.pt

MNESTIS – YOUR DECISION MAKER MOTIVAÇÃO Na industria existem processos em que o controlo é extremamente difícil de automatizar através dos controladores convencionais, devido à existência de: (i) fortes não-linearidades; (ii) parâmetros variáveis ao longo do tempo; (iii) relações multi-variável complexas. É frequente, no tipo de processos citado, encontrar-se controladores convencionais em manual, isto é desligados. Em situações excepcionais é possível encontrar um técnico responsável em corrigir/adaptar o controlador sempre que necessário. Como consequência destes factos existem inúmeros processos não optimizados desperdiçando energia e/ou recursos. Desta forma a Acontrol resolveu procurar uma solução para evitar estes problemas de controlo e fornecer aos seus clientes uma ferramenta de controlo e optimização dos seus processos.

CONTROLO AVANÇADO MNestis é um controlador “expert”, resultado da investigação e desenvolvimento do núcleo de I&DT da Acontrol em consórcio com a FCTUC1. Actualmente podem-se dividir os controladores avançados em 2 grupos. Uns que tomam em conta o modelo matemático do processo e os outros que não tomam em consideração o modelo. Entre o primeiro grupo estão os denominados por controladores PID ou os controladores mais avançados MPC. O segundo tipo de controlador avançado toma em consideração o que o sistema deverá executar consoante um determinado evento. A tecnologia mais conhecida neste campo é o controlo por lógica difusa. A abordagem tomada foi o de possibilitar a introdução do conhecimento humano no controlador, de forma a que este actue de acordo com os eventos previstos. O controlador permite transferir o conhecimento empírico que os operadores fabris adquirem ao longo de anos de trabalho, através de regras semânticas ao invés do uso do modelo matemático. As regras são inseridas no software no formato SE/ENTÃO, tornando a configuração do controlador um processo intuitivo. Veja-se o exemplo abaixo:

SE A TEMPERATURA É ELEVADA ENTÃO ARREFECIMENTO MÁXIMO

Num sistema complexo com múltiplas variáveis as regras tendem a relacionar mais do que uma variável de entrada. O MNestis permite a criação de combinações entre variáveis de entrada, em cada regra: Se X ‘é’ x1 ‘E’ Y ‘não é’ y1 ‘OU’ Y ‘é’ y2 Então Z é z1; As regras podem ser alteradas, adicionadas ou removidas a qualquer altura, sempre com o intuito de melhorar o processo.

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Este projecto foi suportado pelo Programa Operacional Mais Centro, financiado pelo Fundo Eu-

ropeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), e pela Agência de Inovação (AdI) sobre o Projecto SInCACI/3120/2009.

VANTAGENS Ao usar regras humanas é-se capaz de: · Tomar decisões precisas mesmo em sistemas não lineares, os quais dificultam ou impossibilitam o uso de controladores convencionais; · Alterar, acrescentar ou remover regras de controlo a qualquer momento, melhorando ou até adaptando o controlo para uma nova condição/ funcionalidade do sistema; · Transferir as tarefas dos operadores (adquiridas ao longo de anos), para um sistema autómato e optimizado; · Acrescentar regras específicas para responder a condições de segurança ou de limite. · Manter o processo na situação óptima, estando sempre a controlar o processo na situação limite, pois está a analisar o estado do sistema em cada instante.

METODOLOGIA O MNestis tem a característica de ser um software de utilização simples e intuitiva para que não sejam necessários grandes conhecimentos matemáticos, nem de programação, para se criar um controlador. A primeira tarefa consiste em identificar e definir as variáveis de entrada e saída do controlador. O ser Humano quando interpreta as regras para controlar qualquer sistema não raciocina segundo valores precisos, mas sim em termos linguísticos. Por exemplo, é comum classificar a temperatura como: “Muito Baixa”, ”Baixa”, ”Média”, ”Alta” e “Muito Alta” No entanto a definição destes termos no raciocínio humano é um impreciso e ambigou. A lógica convencional obriga a que estes termos sejam bem defindos. Foi necessário encontrar uma alternativa, surgindo as funções de pertença para tal.

FUNÇÕES DE PERTENÇA As funções de pertença são funções que devolvem um grau de pertença U(x) do valor x tomado por uma variável. U(x) toma valores dentro do intervalo [0.0;1.0], onde 0. 0 significa que o valor não pertence ao conjunto que estamos a definir (por exemplo “Muito Baixa”) e 1.0 significa que o valor pertence totalmente ao conjunto, no entanto o valor poderá tomar qualquer valor dentro deste intervalo, significando que pertence parcialmente (por exemplo 0.5) ao conjunto. Isto trás nos uma vantagem em relação aos conjuntos clássicos em que U(x) só pode tomar valor 0 ou 1(pertence ou não pertence respectivamente). UREËWLFD [65]


INFORMAĂ‡ĂƒO TÉCNICO-COMERCIAL

É frequente nos locais onde o MNestis ĂŠ instalado, na fase de ensaios os operadores requererem que o controlador possa ďŹ car em funcionamento mesmo quando a equipa de instalação nĂŁo esta presente, pois eles sentem que ĂŠ uma ferramenta de apoio, que lhes permite atingir facilmente os objectivos propostos pelos chefes de produção.

CASO DE ESTUDO: O MNestis foi aplicado no controlo de uma moagem de cimento de uma cimenteira nacional. O moinho de cimento era controlado manualmente por vĂĄrios operadores rodando em turnos, e muitos dos operadores jĂĄ o operavam hĂĄ mais de 20 anos. O controlo deste processo resume-se a controlar a alimentação do moinho; Se tiver alimentação a mais este nĂŁo vai moer eďŹ cientemente e eventualmente parar a sua moagem, obrigando a uma intervenção deveras dispendiosa. Por outro lado se tiver a menos, alĂŠm de desperdĂ­cio energĂŠtico haverĂĄ um desgaste maior do revestimento interior do moinho. A alimentação ideal depende de vĂĄrios factores e de vĂĄrias variĂĄveis, o ponto Ăłptimo vai-se alterando inĂşmeras vezes em poucas horas. Assim um controlo convencional nĂŁo ĂŠ eďŹ ciente. A primeira fase do trabalho de instalação foi o de questionar quais as regras de condução do moinho aos operadores e aos chefes de produção. De seguida registaram-se identiďŹ caram se as variĂĄveis e os valores para a deďŹ nição das funçþes de pertença. Este trabalho resumiu-se a uma semana (incluindo a instalação e a conďŹ guração do controlador), tendo-se efectuado o ensaio no inicio da segunda semana com sucesso desde o primeiro ensaio.

A produção mĂŠdia diĂĄria subiu em 12,38% reduzindo 6,45% do consumo especĂ­ďŹ co, logo nos primeiros ensaios; A partir deste ponto, foi-se procurando deďŹ nir os novos limites do sistema, pois estes andavam sempre com margem elevada e os prĂłprios operadores nĂŁo conheciam os verdadeiros limites. Desta forma a prĂłpria equipa mecânica, administração, chefes e operadores, estavam motivados em procurar estes limites fazendo intervençþes necessĂĄrias e criando novas directivas de controlo. As alteraçþes mecânicas foram executadas pela conďŹ guração do equipamento actual, nĂŁo existindo instalação de equipamento adicional. As regras foram adaptadas para as novas condiçþes e neste momento este sistema conta com um aumento de produção mĂŠdia diĂĄria na ordem dos 15,24% e uma redução de 10% do consumo especĂ­ďŹ co. O controlador monitoriza trĂŞs variĂĄveis de entrada, e actua no setpoint de alimentação ao moinho, atravĂŠs de 21 regras de controlo em ciclos de controlo de 1 segundo.

RESUMO DOS RESULTADOS: ¡ ¡ ¡ ¡

Aumento da produção diĂĄria em 15,24% (praticamente mais 16t/h); Diminuição em 10% do consumo especĂ­ďŹ co (sensivelmente menos 3KWh/t); Equipa de operadores motivados em explorar a mĂĄquina e entusiasmados por sair da rotina habitual. Devido Ă facilidade de alterar as regras podemos testar as regras usadas por cada operador e ensaia-las no limite, conclui-se que algumas formas de operar estavam menos correctas que outras e desmistiďŹ caram-se alguns preconceitos.

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MNESTIS - Your decision maker  
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Autor: Filipe Apóstolo; Revista: robótica nº80