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ExperionCrawler/docs/운전원교육-FF-스트림파라미터-해설.md

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Feedforward Advisory — 스트림 파라미터 해설

운전원 교육 자료

대상: C-6111 PGMEA 측류추출 증류탑 — 각 스트림(P/R/D/B)별 파라미터 의미와 튜닝 기준


1. 스트림 역할 (Role)

Role 의미 적용 스트림 동작 방식
Commanded FF가 SP를 직접 계산 P(주생성물), R(환류) Deadtime → Lag → RateLimit → 권장SP
LevelDriven 레벨 제어기가 SP 결정, FF는 기대치만 제시 D(유출액), B(탑저) K × Feed, deadtime/lag 없음, 참고용
Monitor 모니터링만, 권장 SP 없음 (향후 확장) SP 계산 안 함, PV만 표시

2. 공통 파라미터

2.1 K (TargetCoeff) — 목표 계수

정의: Feed 대비 해당 스트림의 목표流量 비율.

P_stream 권장SP = K × FeedFilter출력  (Commanded, lag/rate 적용 후)
D/B_stream 기대치 = K × FeedFilter출력  (LevelDriven, 즉시 반영)
R_stream 권장SP = K × P_stream 권장SP  (환류, P 경유)

C-6111 기본값:

스트림 K 근거
P=0.95 측류 95% 추출 주생성물이 Feed의 95%
R=0.80 환류비 R/P=0.8 P 대비 80% 환류
D=0.02 유출액 2% 드럼 퍼지량
B=0.03 탑저 3% 바텀 드로우량

튜닝: K의 합이 1.0을 넘으면 물질수지 불일치. K_P + K_D + K_B = 1.0이 이상적 (R은 환류라 수지에 포함 안 됨).

2.2 Grade (Confidence) — 신뢰도 등급

Grade 의미 Auto-write 운전원 대응
A K/θ/τ가 잘 튜닝됨, 권장값 신뢰 가능 허용 권장값을 SP로 채택 가능
B 튜닝 불확실성 있음, 참고용 금지 운전원 판단 필요, SP 채택 시 주의
C 모델 신뢰 불가, 진단 우선 금지 사용하지 말 것, 엔지니어 진단 요청

3. Commanded 스트림 전용 파라미터 (P, R)

Commanded 스트림은 Feed 변화가 권장SP에 반영될 때까지 3단계 지연을 거칩니다:

FeedFilter출력 → [Deadtime θ] → [Lag τ] → [RateLimit] → 권장SP

3.1 θ_up / θ_dn (ThetaUpSec / ThetaDnSec) — Deadtime (불감시간)

정의: Feed 변화가 해당 스트림에 실제로 영향을 미치기까지의 순수 지연 시간(초).

방향 파라미터 의미
Feed 증가 θ_up 상승 응답까지 걸리는 시간
Feed 감소 θ_dn 하강 응답까지 걸리는 시간

비대칭 deadtime: θ_up과 θ_dn을 다르게 설정 가능 (상승/하강 응답 특성이 다른 공정용).

C-6111 기본값: P=60초 (상승/하강 동일). Feed 변화가 C-6111 탑을 거쳐 측류 추출점에 도달하는 시간.

물리적 의미: 칼럼 내 액체 홀드업, 트레이/패킹을 통과하는 시간, 응답 지연.

3.2 τ (TauSec) — Lag 시정수 (1차 지연)

정의: Deadtime 이후 Feed 변화가 지수적으로 정착하는 시정수(초). 1차 저역통과필터의 τ.

Lag출력 = Lag출력 + (입력 - Lag출력) × ts / τ

ts=Scan, τ=900초:
  1τ(900초) 후 63% 도달
  2τ(1800초) 후 86% 도달
  3τ(2700초) 후 95% 도달 (≈ 정상상태)

C-6111 기본값: P=900초(15분). 측류 추출 응답이 느린 이유:

  • 칼럼 내 액체 홀드업 완료 시간
  • 물질 이동(mass transfer) 속도
  • 온도/조성 평형 도달 시간

3.3 Rate_up / Rate_dn (RateUpPerMin / RateDnPerMin) — 변화율 제한

정의: 권장SP가 분당 최대 몇 단위까지 변할 수 있는지 제한.

|권장SP(t) - 권장SP(t-1)| ≤ Rate × ts / 60

C-6111 기본값:

  • P: up=30/min, dn=60/min (상승보다 하강 2배 빠름)
  • R: up=30/min, dn=30/min (대칭)

용도: SP가 급격히 변하는 것을 방지 — DCS의 PID 제어기가 추종 가능한 범위로 제한.

3.4 θ vs τ vs Rate — 차이 이해

구분 성격 영향 단위
θ (Deadtime) 순수 지연 Feed 변화 후 아무 반응 없음
τ (Lag) 지수적 정착 변화가 서서히 나타남
Rate 변화율 제한 SP의 기울기 제한 /분

직관적 비유 (온수 샤워):

  • θ: 핸들 돌린 후 물이 뜨거워질 때까지 걸리는 시간
  • τ: 뜨거워지는 속도 (급격/완만)
  • Rate: 핸들을 1초에 얼마나 돌릴 수 있는지 제한

4. LevelDriven 스트림 전용 파라미터 (D, B)

LevelDriven은 단순 비례이므로 deadtime/lag/rate 파라미터가 의미 없음 (0으로 설정):

기대치 = K × FeedFilter출력
       → deadtime 없음, lag 없음, rate 제한 없음

4.1 LevelTag — 레벨 태그

정의: 해당 LevelDriven 스트림을 구동하는 레벨 제어기의 태그명.

스트림 LevelTag 레벨 제어기 의미
D lica-6113 D-6113 환류버퍼드럼 레벨 유출액 = 드럼 레벨로 제어
B li-6111 C-6111 탑저 레벨 탑저 = 칼럼 바텀 레벨로 제어

LevelDriven 기대치와 실제 SP의 관계:

FF 기대치 = K × Feed  (참고용)
실제 DCS SP = LIC 출력 (레벨 제어기가 결정)

FF는 "Feed가 이만큼이면 D/B에 이 정도 flow가 필요할 것이다"는 기대치만 제시. 실제 SP는 레벨 제어기가 결정하므로, FF 기대치는 운전원이 레벨 제어가 정상인지 확인하는 보조지표.


5. RefluxFromProduct — P 경유 환류 (R 스트림)

정의: R(환류)이 P(주생성물) 권장SP를 기준으로 비례 계산되는지 여부.

RefluxFromProduct = true:
  R_rec = K_R × P_rec (P의 deadtime/lag/rate을 상속받음)

RefluxFromProduct = false:
  R_rec = (K_R × FeedFilter출력 → 독자적인 deadtime/lag/rate)

C-6111 기본값: R=true (P 경유). 이유:

  • 환류량은 주생성물량에 비례
  • P의 지연 특성(θ=60, τ=900)을 자연스럽게 상속
  • 독립 계산 시 P와 R이 서로 다른 시점에 변동 → 불안정

6. SP 제한 (SpMin / SpMax)

정의: 권장SP가 가질 수 있는 최소값/최대값.

권장SP = Clamp(계산값, SpMin, SpMax)

C-6111 기본값:

  • P: 0 ~ 9999 (사실상 무제한, Range만 0~9999)
  • R: 0 ~ 9999
  • D: 0 ~ 9999
  • B: 0 ~ 9999

용도:

  • 펌프 최소 유량 보호 (SpMin > 0)
  • 배관/계기 최대 유량 초과 방지 (SpMax)
  • 운전 범위를 물리적 한계 내로 제한

7. C-6111 기본값 종합표

파라미터 P R D B 단위 비고
Role Commanded Commanded LevelDriven LevelDriven
K 0.95 0.80 0.02 0.03 D+B = Feed의 5%, P = 95%
θ_up 60 P만 deadtime 적용
θ_dn 60
τ 900 P만 lag 적용
Rate_up 30 /분 상승 변화율 제한
Rate_dn 60 /분 하강 (2배 빠름)
SpMin 0 0 0 0
SpMax 9999 9999 9999 9999
Grade A A B B D/B는 레벨 제어 의존, B 등급
RefluxFromProduct true R은 P 경유
LevelTag lica-6113 li-6111 구동 레벨 태그

8. 튜닝 가이드

K 조정

K 합 체크: K_P + K_D + K_B = 1.0 (이상적)
           현재: 0.95 + 0.02 + 0.03 = 1.00 ✅

K_P 증가 → P 권장 SP 상승 → R(환류)도 상승 (RefluxFromProduct=true)
K_B 증가 → B 기대치 상승 → 탑저 드로우 증가

θ/τ 조정

θ가 너무 작음 → Feed 변화에 SP가 너무 빨리 반응 (불안정)
θ가 너무 큼   → 응답 지연, Feed 변화 후 오래 기다려야 함

τ가 너무 작음 → SP가 급변, DCS PID가 추종 못 할 수 있음
τ가 너무 큼   → SP 정착까지 너무 오래 걸림 (30분+)

튜닝 방법: Feed step 테스트 → 실제 PV 응답 곡선에서 θ와 τ 측정

Rate 조정

Rate_up/dn이 너무 작음 → SP 변화가 너무 느려서 Feed 변화를 따라가지 못함
Rate_up/dn이 너무 큼   → SP가 급변, DCS 밸브가 추종 못 할 수 있음

적정값: DCS PID의 최대 추종 변화율 × 0.8 (여유)