Biogasaufbereitung mittels Membrantechnologie

Für die Regelung und Steuerung von komplexeren Prozessen werden heute üblicherweise Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) verwendet. In der Arbeitsgruppe Thermische Verfahrentechnik und Simulation der Technischen Universität Wien gibt es mittlerweile bereits ein beträchtliches Know-How bei der Verwirklichung solcher Regelungssysteme sammeln können. Zur Bewältigung der Regelaufgaben in unseren Umsetzungsprojekten kommt vorwiegend das PAC-System RX3i von GE-Fanuc zum Einsatz. Dies ist ein leistungsfähiger Controller mit Industrie-Standard und hoher Flexibilität für verschiedene Anwendungen. Die Kernkomponenten sind CPU (300MHz-Microprozessor), Spannungsversorgung und Ethernet-Anbindung. Die benötigten I/O-Module können dann beliebig, je nach Erfordernissen, dazugesteckt werden. Hierzu zählen üblicherweise Analoge sowie Digitale Eingangs- und Ausgangsmodule, sowie Buskonverter für die verschiedenen Feldbus-Varianten.

Abbildung: Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) von GE-Fanuc

Zur Programmierung des SPS-Rechners wird üblicherweise das proprietäre Programmpaket Proficy Machine Edition von GE-Fanuc eingesetzt. Dies ist eine universelle Entwicklungs-Umgebung, mit der auf einfache Weise alle notwendigen logischen Verschaltungen softwaremäßig in der SPS realisiert werden können, um aus dem Prozessor einen vollwertigen Prozess-Controller zu machen. Alle industriell üblichen Standards sind verfügbar (OPC, COM, XML, ActiveX) um alle verfügbaren Eingänge (Messwerte, Sensorrückmeldungen) sinnvoll zu den Ausgängen (Reglerhandlungen, Stellsignale) zu verknüpfen. Die Programmierung ist vollständig objektorientiert, es stehen drei unterschiedliche Philosophien der Programmierung zur Verfügung (die industriell sehr übliche LadderLogic, die einer normalen Programmiersprache sehr ähnliche StructuredText-Programmierung, sowie die aus der Prozesssimulation bekannte Function-Block-Logik). Nach der Herstellung des Proggrammcodes mit den genannten Mitteln wird dieser Code kompiliert, per Ethernet auf die SPS übertragen und die SPS gestartet - fertig ist die Prozessregelung.

Abbildung: Software-Umgebung für SPS-Programmierung mittels Ladder-Logic (GE-Fanuc PROFICY-MachineEdition)

Die wesentlichen Elemente jeder Prozessautomatisierung sind die PID-Regler, deren Auslegung für die Qualität der Regelung hinsichtlich Stabilität, Flexibilität, Ausregelvermögen und Überschwingverhalten von entscheidender Bedeutung ist. Zur effizienten Nutzung solcher Regler sind in der Software bereits fertige Reglerbausteine abrufbar, die nur noch angeschlossen und parametriert werden müssen. Die Einstellung der relativ zahlreichen Reglerparameter basierend auf Erfahrung des Prozessingenieurs sowie verschiedener Verfahren, Einstellregeln und dynamischer Prozesssimulation bildet das abschliessende Fein-Tuning des Gesamtregelkreises.