Regelungstechnik - Praxis verfahrenstechnischer Prozesse

Verfahrenstechniker:innen, Chemieingenieur:innen, Chemiker:innen, Maschinenbauer:innen, Projektleitende der Prozessindustrie, Projektingenieur:innen, MSR-Techniker:innen und MSR-Spezialist:innen

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 anhand von gezielten Versuchen (Messungen im stationären Zustand, Auswertung von Sprungantworten) Modelltypen und Kennwerte ermitteln und die geeigneten Reglertypen sowie Reglerparameter bestimmen. Sie verstehen, wie man 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.

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. Die in der Praxis üblichen Regelungsstrukturen für typische verfahrenstechnische Apparate/Operationen (Pumpen, Verdichter, Wärmetauscher, Rektifikation und chemische Reaktoren) werden mittels R&I-Fließbildern gezeigt. Typische Prozesse werden mit deren (Näherungs-)Modellen vorgestellt. Diese Prozesse werden mit Kennwerten (Proportionalbeiwert und Zeitkonstante) 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.

• Grundbegriffe, Blockschaltbild, Führungs- und Störverhalten einer Regelung
• R&I-(Rohrleitungs- und Instrumentierungs-)Fließbild
• Erweiterte Regelungsstrukturen
• z. B. Störgrößenaufschaltung, Kaskaden-, Verhältnis- und Begrenzungsregelung, usw.
• Regelungsstrukturen für typische verfahrenstechnische Anlagen
• Chemische Reaktoren
• Pumpen und Verdichter
• Wärmetauscher
• Rektifikationskolonnen
• Typische Prozesse
• Experimentelle Modellbildung anhand Sprungantworten
• Stetige PI(D)-Regelung für proportionale, aperiodische Prozesse mit Ausgleich
• Wirkung der Reglerparameter auf das Regelungsverhalten
• Stellsignalbegrenzung
• Erweiterungen des PI(D)-Reglers für Berücksichtigung von Sollwertverfolgung, Störungsunterdrückung und Robustheit
• Praktische Einstellregeln für den Reglerentwurf
• Automatisches Einstellverfahren durch stabile Schwingungsversuche
• Modellfreie schrittweise Verbesserung der PI-Regelung
• Wahl des passenden Regeltyps (P,PI, PID) für verschiedene Prozesse
• Stetige PI(D)-Regelung für integrierende Prozesse ohne Ausgleich
• Durchflussberuhigungs-Regelung mit Pufferbehältern
• Regelung von Totzeitprozessen mit Smith-Prädiktor
• Fehlersuche und Fehlerbehebung in Regelkreisen
• Schwingungen, Messgeräusche, Realisierung mit Prozessleitsystem

Prof. Dr.-Ing. Robert Haber

Regelungs- und Prozessleittechnik, Prozessdatenanalyse
Institut für Anlagen- und Verfahrenstechnik, Technische Hochschule Köln

Mitglied des VDI-GMA-Fachausschusses 6.22 „Prozessführung und gehobene Regelungsverfahren"

Autor des Kapitels „Steuern und Regeln von chemischen Reaktoren" in „Handbuch Chemische Reaktoren" (Springer, 2021) und Koautor des Buches "Predictive Control in Process Engineering: From the Basics to the Applications" (Wiley, 2011).

Vortrag, Rechen- und Simulationsübung, Diskussion, Seminarunterlagen.

Prozessanregungen und Regelungen werden mit dem frei erhältlichen Programmpaket Scilab/Xcos simuliert (https://www.scilab.org/download/6.1.1). Die Teilnehmenden erhalten Programmcodes und können das Programm schon während des Seminars anwenden, sofern das Programm im Voraus installiert wurde.

Dieses Seminar wird mit dem Online-Seminar "Fortgeschrittene (APC-)Regelungsalgorithmen - Praxis für verfahrenstechnische Prozesse" fortgesetzt und ergänzt. Hier werden u. a. Entkopplungsregelungen für eine Rektifikationskolonne, Temperaturregelung für einen chemischen Reaktor und prädiktive Regelung entworfen und simuliert. APC-(Advanced Process Control-) Methoden werden mit dem Prozessleitsystem PCS7 dargestellt.

inkl. Seminarunterlagen, Mittagsimbiss, Getränken und Teilnahmezertifikat

Rabatte für Studierende/Doktoranden: auf Anfrage
(abhängig von Verfügbarkeit, Studierendenausweis als Nachweis erforderlich)

Vielbucher-Rabatte: auf Anfrage
(bei gleichzeitiger Anmeldung von mehreren Teilnehmenden aus demselben Unternehmen)

DECHEMA-Haus
Theodor-Heuss-Allee 25
60486 Frankfurt am Main