Der Kurs vermittelt das Fachgebiet der Prozessregelung praxisnah. Thematisiert werden die Grundlagen, die verschiedenen Regelkreisstrukturen und die Auslegung der Regler. Es werden geeignete Techniken vorgestellt, um den Sollwert zu folgen, Störungen zu unterdrücken und das Stellsignal zu begrenzen. Die Regler werden anhand von Näherungsmodellen des Prozesses mit in der Praxis bewährten Faustregeln ausgelegt und die Regelungen mit einer frei verfügbaren Software simuliert. Ein Ausblick auf robuste, prädiktive und Mehrgrößenregelungen sowie die Beurteilung der Regelungsgüte und die Realisierung in speicherprogrammierbaren Steuerungen und Prozessleitsystemen runden das Thema ab. Die Methoden werden in Form einer Gruppenarbeit an einem Heißluftgenerator angewendet.
Nach den Grundbegriffen der Regelungstechnik (Blockschaltbild, Führungs- und Störverhalten) werden die einschleifigen Regelungen erweitert (Störgrößenaufschaltung, Kaskadenregelung, Verhältnisregelung, Begrenzungsregelung, usw.), um z. B. Störungen effektiver zu kompensieren. Die Teilnehmenden erfahren, wie Strukturen in Rohrleitungs- und Instrumentierungsfließbildern darstellbar sind. Typische verfahrenstechnische Prozesse, wie z.B. Wärmeübertrager, chemischer Reaktor werden mit deren (Näherungs-)Modellen vorgestellt. Diese Prozesse werden mit Kennwerten (Proportionalbeiwert, Zeitkonstante und Totzeit) charakterisiert. In Kenntnis dieser Werte werden PID-Regler entworfen und deren Parameter mit Faustformeln optimal eingestellt. Auch Einstellverfahren ohne Kenntnis des Prozessmodells werden vorgestellt. Die klassische PID-Regelung wird erweitert, um den unterschiedlichen Anforderungen an Führungs- und Störverhalten gerecht zu werden. Regelungsentwürfe und Regelungssimulationen für weitere, in der Praxis vorkommende Fälle, wie Dämpfung der Durchflussschwankungen mithilfe von Pufferbehältern und Prozesse mit großen Totzeiten runden das Themenspektrum ab. Simulationen, Methodenvergleiche, Fallbeispiele und Realisierungen in einem Prozessleitsystem illustrieren die vorgestellten Verfahren.
Die verschiedenen Methoden (Modellbildung und Regelung) werden teils an demselben verfahrenstechnischen Prozess (Heißluftgenerator) angewendet und verglichen. Dieses Gerät lag im Prozessleittechnik-Labor an der TH Köln, und wir werden die experimentelle Modellbildung anhand reeller Messwerte durchführen. Wir werden verschiedene Regelungsalgorithmen zusammen mit den Teilnehmern auslegen und simulieren. Für den Vergleich liegen die Ergebnisse der Echtzeitregelungen mit dem Heißluftgenerator aus dem Labor vor.
Die Kursteilnehmenden werden nach dem Seminar in der Lage sein, Regelungsziele für typische verfahrenstechnische Prozesse zu definieren. Sie können anhand von gezielten Versuchen (Messungen im stationären Zustand, Auswertung von Sprungantworten) Modelltypen und Kennwerte ermitteln und die geeigneten Reglertypen (P, I, PI, PID) sowie Reglerparameter bestimmen. Sie verstehen, wie durch Modifizieren des klassischen PI(D)-Reglers Stellgrößen begrenzen, den Sollwert verfolgen und Störungen unterdrücken kann. Des Weiteren werden Sie in der Lage sein, einschleifige Regelkreise zu erweitern, um Störungen effektiver zu unterdrücken, Regelgrößen abhängig voneinander, z. B. im Verhältnis, zu regeln sowie das Stellsignal über mehrere Stellgeräte (split-range) zu steuern. Sie lernen Regelungen anhand Annäherungsmodelle der Prozesse mit einer freiverfügbaren Software zu simulieren.
Der Kurs richtet sich an Fachleute aus den Bereichen Verfahrenstechnik, Chemieingenieurwesen, Bioverfahrenstechnik, Technische Chemie und angrenzenden Disziplinen, die sich mit der Auslegung, Planung oder Betreibung verfahrenstechnischer Prozesse befassen. Willkommen sind Projektleitende der Prozessindustrie, Projektingenieur:innen, MSR-Techniker:innen, MSR-Spezialist:innen sowie diejenigen, die diese Positionen anstreben – ebenso wie Promovierende und Berufseinsteigende, die ihr Wissen systematisch aufbauen möchten. Der Kurs eignet sich auch zur Auffrischung des einmal gelernten Stoffes. Es wird keine höhere Mathematik (wie Frequenzmethoden oder Laplace-Transformation) angewendet.
‣ Grundbegriffe, Blockschaltbild, Führungs- und Störverhalten einer Regelung
‣ R&I-(Rohrleitungs- und Instrumentierungs-)Fließbild
‣ Typische Prozesse
‣ Stetige PI(D)-Regelung für proportionale, aperiodische Prozesse mit Ausgleich
Tag 2 – Erweiterungen der klassischen PI(D)-Regelung (Totzeitprozesse, Integrierende Prozesse, Pufferbehälter, Fehlerbehebung, Realisierung im Prozessleitsystem, prädiktive Regelung)
‣ Stetige PI(D)-Regelung für proportionale, aperiodische Prozesse mit Ausgleich
‣ Wahl des passenden Regeltyps (P, PI, PID) für verschiedene Prozesse
‣ Erweiterte Regelungsstrukturen (Kaskadenregelung, Verhältnisregelung, usw.)
‣ Stetige PI(D)-Regelung für integrierende Prozesse ohne Ausgleich
‣ Durchflussberuhigende Regelung mit Pufferbehältern
‣ Regelung von Totzeitprozessen mit Smith-Prädiktor
‣ Prädiktive (vorausschauende) Regelung
‣ Praktische Aspekte der Prozessregelung
Vortrag, Rechen- und Simulationsübung (Gruppenarbeit), Diskussion, pdf-Seminarunterlagen.
Die Schritte der experimentellen Modellbildung und des Regelungsentwurfs werden auch mit Ablaufcharts dargestellt. Die Unterschiede der verschiedenen Methoden werden auch anhand Anwendungsbeispiele erklärt.
Prozessanregungen und Regelungen werden mit dem frei erhältlichen Programmpaket Scilab/Xcos simuliert (www.scilab.org/download), in der aktuellsten Version. Die Teilnehmenden erhalten Programmcodes und können das Programm schon während des Seminars anwenden, sofern das Programm im Voraus installiert wurde.
Prof. Dr.-Ing. Robert Haber
Lehrbeauftragter für Regelungs- und Prozessleittechnik, Prozessdatenanalyse
Fakultät für Anlagen, Energie- und Maschinensysteme, Technische Hochschule Köln
Autor des Kapitels „Steuern und Regeln von chemischen Reaktoren" in „Handbuch Chemische Reaktoren" (Springer, 2021), Koautor des Buches „Nonlinear System Identification: Input-Output Modeling Approach” (Kluwer, 1999), "Predictive Control in Process Engineering: From the Basics to the Applications" (Wiley, 2011) und Editor des Buches „Control and Monitoring Algorithms in Process Automation Applications“ (Shaker, 2012).
inkl. digitale Kursunterlagen und Teilnahmezertifikat
| 1.150,00 EUR | Teilnahmebgebühr |
|---|---|
| 1.095,00 EUR | Teilnahmegebühr - Gruppenbuchung ab 5 Personen |
| 575,00 EUR | Teilnahmegebühr - Studierende / Doktoranden abhängig von Verfügbarkeit, Nachweis erforderlich |
