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Regleroptimierung

Man spricht von einer Regelung, wenn ein System eine Rückführung mit der Information über das Systemverhalten besitzt. Das heißt, die Reaktion eines Systems auf eine Stellgröße wird direkt überwacht und bewertet, in dem diese Reaktion mit einem Sollwert verglichen wird. Ausschlaggebend für die Struktur des Reglers und die Werte der Reglerparameter ist der zu regelnde Prozess. Man kann die Strecken nach verschiedenen Kriterien wie z.B. die Linearität, die Zeitvarianz, das statische und dynamische Übertragungsverhalten unterscheiden. In der Literatur über die Grundlagen der Regelungstechnik wird in der Regel von linearen zeitinvarianten Systemen ausgegangen, da nur diese Systeme mit relativ einfacher Mathematik händelbar sind. 

Bestandteile dieser Dienstleistung sind die Optimierung der Sensorik, Aktortik, Reglerstruktur und Reglerparameter, sowie Implementierung von Modellabbildungen verschiedenster Prozessparameter. Studien haben ergeben, dass gerade in der Regelungsoptimierung von Produktionsprozessen enorme Potentiale zur Kostenreduktion stecken. Wodurch sollen sich die Kostenreduktionen ergeben? Die Ursachen für mögliche Kostenreduktionen sind vielfältig:

  • Erhöhung des Produktdurchsatzes
  • Erhöhung der Produktqualität (weniger Verluste)
  • Kleinere Anlagendimensionierung bei gleichem geplanten Durchsatz (Realisierung nur in der Planungsphase möglich)
  • Verringerung der notwendigen Mengen an Zusatzstoffen bei gleich bleibender Qualität
  • Ersatz aufwendiger konstruktiver Maßnahmen zur Kompensation von Störgrößen (Umwelteinflüsse) durch Software-Modelle
  • Ersatz von Steuerungsalgorithmen durch Regelungen (siehe Beispiel Pumpen-Regelung Koppelstation)
  • Beachtung von Nichtlinearitäten durch Stellglieder oder/und Prozesse (z. B. Neutralisation)
  • Anpassung der Stellgliedauslegung
  • Kompensation von Störgrößen durch Modellbildung (z. B. Temperaturkompensation)
  • Optimierung der Reglerparameter
  • Erweiterung der Reglerstruktur um weitere Prozessinformationen

Gerade unabhängige Beobachter sehen Ihre Prozesse mit „offenen Augen“, analysieren unvoreingenommen und erarbeiten daraus mit Ihnen gemeinsam neue Lösungen. Hier kommt Ihnen die „Time to Solution“ Strategie der ORmatiC GmbH zu gute. Wir analysieren Ihren Prozess, finden gemeinsam neue Lösungen und setzen diese um. Dabei arbeiten wir im Bedarfsfall auch mit Ihren Automatisierungs-Partnern zusammen.

Eine Cowper-Anlage erhitzt mittels Luft/Brenngas Gemisch über Brenner die in den Hochofen einzublasende Luft. Auf Grund von Kostendruck ist es notwendig, das Brenngas aus den Prozess-Abfallprodukten Gichtgas und CO-Gas zu mischen.

Dazu ist eine 3-Gas-Mischregelung realisiert worden, die zusätzlich Erdgas in das Brenngas mischt, wenn das Gasgemisch aus beiden Abfallgasen den für die Verbrennung nicht optimalen Brennwert besitzt. Zur Minimierung der Schadstoffemissionen und optimalen Verbrennung wurde eine phi-Regelung implementiert, die das optimale Luft/Gas-Verhältnis über eine Sauerstoffmessung in der Esse einstellt. Als Sollwert ist das von dem Gasanalysator des Brennwertes berechnete optimale Luft/Gas-Verhältnis aufgeschaltet.

Durch die Nutzung der Prozessabfallgase CO-Gas und Gichtgas wird fast kein Erdgas mehr für die Produktion von Roheisen bei gleich bleibender Qualität benötigt. Dadurch hat sich die Investition innerhalb weniger Monate amortisiert.

Das Reglerdesign entstand mithilfe einer mathematischen Modellbildung und einer anschließenden Parameterschätzung. Knapp 10.000 aufgezeichnete Messwerte pro Sekunde wurden der Parameterschätzung zur Modellanpassung übergeben. 

Die Reglersynthese geschah im Anschluss mittels mathematischer Optimierungsverfahren nach den Theorien der Robusten Regelung.