Anlagenautomatisierung

Zu den typischen verfahrenstechnischen Apparaten und Maschinen gehören Pumpe und Verdichter, Wärmetauscher, Rektifikationskolonne und chemischer Reaktor. Die Aufgabe der Regelung ist es, die gewünschten Zielwerte (z. B. Temperatursollwert) einzuhalten und die Wirkung eventueller Störungen (z.B. Laständerung) zu kompensieren. Typische Regelungsstrukturen werden für die Grundoperationen in R&I-(Rohrleitungs- und Instrumentierungs-)Fließbildern gezeigt. Fast für jeden Anlagentyp wird zusätzlich eine konkrete Regelung gezeigt, welche teils als Fallbeispiel während des Kurses simuliert oder teils als Anwendung präsentiert wird. Für einen chemischen Batch-Reaktor wird eine Ablaufsteuerung entwickelt, auch unter Berücksichtigung einiger möglichen Fehlerzustände.

Die Kursteilnehmenden werden nach dem Seminar in der Lage sein, Regelungsziele für typische verfahrenstechnische Prozesse zu definieren, Regelungsstrukturen aufzustellen und diese in R&I-Fließbildern darzustellen. Sie können einschleifige Regelkreise erweitern, um Störungen effektiver zu unterdrücken, Regelgrößen abhängig voneinander, z. B. im Verhältnis, regeln, sowie das Stellsignal über mehrere Stellgeräte (split-range) steuern. Für gekoppelte Mehrgrößenprozesse, wie Rektifikationskolonnen können einen gehobenen Algorithmus, die prädiktive Regelung einsetzen. Sie beherrschen das Schritt-Weg-Diagramm und die Ablaufsteuerungen für Batchprozesse.

Die einschleifigen Regelungen werden durch verschiedene Regelungsstrukturen (Störgrößenaufschaltung, Kaskadenregelung, Verhältnisregelung, Begrenzungsregelung, usw.) erweitert, um z. B. Störungen effektiver zu kompensieren. Die typischen Regelungsstrukturen werden für die Grundoperationen (Pumpe und Verdichter, Wärmeübertrager, Rektifikationskolonne und chemischer Reaktor) mit R&I-(Rohrleitungs- und Instrumentierungs-)Fließbildern gezeigt. Für komplexe Probleme, wie gekoppelte Mehrgrößenprozesse, wird die prädiktive (vorausschauende) Regelung vorgestellt. Wie vorteilhaft diese Methode ist, wird für eine Rektifikationskolonne einer Raffinerie gezeigt. Anhand des Tennesse-Eastman-Prozesses (bestehend aus einem chemischen Reaktor und einer Trennkolonne) wird gezeigt, dass abhängig von unterschiedlichen Regelungszielen sich unterschiedliche Regelungsstrukturen ergeben. Für einen chemischen Batch-Reaktors wird eine Ablaufsteuerung entwickelt, und ebenfalls gezeigt, wie man Fehlerzustände handhabt.

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