Prozessautomatisierung (RT)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Automatic Control for Chemical Engineering)
(Prüfungsordnungsmodul: Prozessautomatisierung)

Lehrveranstaltungen:

• • Prozessautomatisierung für CBI und CEN
    (Vorlesung, 2 SWS, Andreas Michalka, Di, 14:15 - 15:45, H16; Beginn der Vorlesung: 17.10.2022. Mehr Informationen finden Sie rechtzeitig vor Beginn des Semesters unter StudOn.)
  • Übungen zu Prozessautomatisierung für CBI und CEN
    (Übung, 2 SWS, Markus Schumann, Fr, 8:15 - 9:45, K1-119 Brose-Saal; Beginn der Übung: 18.10.2022. Mehr Informationen finden Sie rechtzeitig vor Beginn des Semesters unter StudOn.)

Inhalt:

Nach einer Einführung zur Motivation der Automatisierung von Prozessen werden Komponenten und Aufgaben von Automatisierungssystemen diskutiert.
Für den Entwurf solcher Systeme wird dabei eine modellbasierte Vorgehensweise vorgeschlagen, für die in der Folge umfangreiche Grundlagen erarbeitet werden müssen.
Zunächst wird eine regelungstechnische Struktur, die Zwei-Freiheitsgradestruktur, sowie eine Vorgehensweise zur Lösung der auftretenden Automatisierungsaufgaben mit den Hauptzielrichtungen Betriebspunkteinstellung und Störunterdrückung eingeführt. Anschließend erfolgt eine Betrachtung des Aufstellungsprozesses des dazu benötigten Modells bis hin zu einer zielgerichteten Vereinfachung der Ergebnisse. Dazu kommen Methoden der Linearisierung und der Laplace-Transformation zum Einsatz.
Nach der Schaffung weiterer systemtheoretischer Grundlagen bzgl. dynamischem Verhalten und Stabilität erfolgt die Diskussion eines Verfahrens zum Entwurf der Vorsteuerung zur Einstellung des Führungsverhaltens (Betriebspunkteinstellung). Anschließend wird die Einstellung des Störverhaltens (Störunterdrückung) anhand eines Überblicks über die in der Regelungstechnik gängigen Verfahren zum Regelungsentwurf beleuchtet. Weiterhin erfolgt eine Vorstellung der ergänzenden Maßnahmen Vorregelung, Kaskadenregelung sowie Störgrößenaufschaltung.
Abschließend werden die einzelnen Entwurfsschritte anhand eines zusammenfassenden Beispiels verdeutlicht.

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• erläutern die Strukturen von Anlagen- und Prozessautomatisierungs-systemen

• erläutern das Vorgehen zur Projektierung von Anlagen- und Prozess-automatisierungssystemen

• verstehen die Grundlagen von Steuerung und Regelung, Betriebspunkt-einstellung (Führungsverhalten) und Störunterdrückung (Störverhalten)

• erläutern die Bedeutung mathematischer Modellbildung und –verein-fachung

• analysieren dynamisches Systemverhalten sowie die Stabilität von linearen Regelkreisen

• strukturieren Regelungssysteme

• entwerfen Führungsverhalten anhand der Vorsteuerung

• diskutieren Entwurfsverfahren für Regelungen

• erläutern und entwerfen ergänzende Maßnahmen wie Vorregelung Kaskadenregelung und Störgrößenaufschaltung.

Literatur:

Schlitt, H.: Regelungstechnik, 2. Auflage, Würzburg: Vogel 1993.
C.A.Smith, A.B.Corripio: Principles and practice of automatic process control. Second edition, John Wiley, New York, 1997.

Organisatorisches:

findet nur im Wintersemester statt

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Chemie- und Bioingenieurwesen (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemie- und Bioingenieurwesen (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodul 2 | Prozessautomatisierung)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Prozessautomatisierung (Prüfungsnummer: 120273)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Prüfungssprache: Deutsch

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023

1. Prüfer:

Andreas Michalka

Termin: 26.09.2022