Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Marktanalyse von Tools zum Reglertuning mit Ausrichtung auf die Anwendung während der Anlageninbetriebnahme. Referent: Martin Arens Fachbereich Elektrotechnik.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Marktanalyse von Tools zum Reglertuning mit Ausrichtung auf die Anwendung während der Anlageninbetriebnahme. Referent: Martin Arens Fachbereich Elektrotechnik."—  Präsentation transkript:

1 Marktanalyse von Tools zum Reglertuning mit Ausrichtung auf die Anwendung während der Anlageninbetriebnahme. Referent: Martin Arens Fachbereich Elektrotechnik Fh-Trier

2 2 Gliederung des Vortrags Wie kam das Thema dieser Diplomarbeit zustande? Begriffserklärung Die am Markt verfügbaren Programme, bzw. deren Unternehmen Vergleichkriterien der Programme Ergebnis des Vergleiches Vorgang der Optimierung beim Programm Rapid Der Benefit von Optimierungsprogrammen Anforderungen an die Optimierungsprogramme Regler und Regelstrukturen in der Praxis Datenaustausch zwischen PLS und Optimierungsprogramm Welche Regler stellt das PLS zur Verfügung

3 3 Wie kam das Thema dieser Diplomarbeit zustande? Projekt Pharmazeutische Anlage der Firma Boehringer Ingelheim Honeywell stellt das Prozessleitsystem Experion PKS ® Honeywell und Lang & Peitler Implementierung der verfahrentechnischen Vorgaben zuständig für die Inbetriebnahme auf der Softwareseite In der Anlage existieren ca. 800 Regler Einstellung der Regelkreise Der Inbetriebnehmer benötigt Erfahrung mit der Einstellung von Reglerparametern Vorgehensweise bei der Einstellung von Parameter Sprungantwort betrachten Parameter ändern Der D-Anteil ist nur sehr schwer von Hand einzustellen Aufgaben der Diplomarbeit Vergleich von Programmen zur Parametereinstellung Einsatz während der Inbetriebnahme

4 4 Begriffserklärung (1) Nomenklatur: e: Regelabweichung, G(s): Übertragungsfunktion der Strecke w: FührungsgrößeG R (s): Übertragungsfunktion des Reglers x: Regelgrößes : Laplaceoperator y: Stellgröße z: Störgröße Der Regelkreis:

5 5 Begriffserklärung (2) ü M g M 0 0,1 0,1 t c(t) T s T r M *( 1-ε) g M pt T r : Anstiegszeit, die Zeit bis zum erstmaligen erreichen des Wertes M g *(1-ε) T s : Ausregelzeit, die Zeit bis zum endgültigen verharren innerhalb des Todbandes M 0 : Wert der Regelgröße vor dem Sprung M g : Wert der Führungsgröße nach einem Sprung M pt : Wert für die maximale Regelgröße ü: Überschwingweite : Definiert die Breite des Todbandes um die Führungsgröße ε: Definiert den Wert der Regelgröße, um die Anstiegszeit zu ermitteln. Sprungantwort: Reaktion der Regelgröße auf eine sprunghafte Änderung der Führungsgröße.

6 6 Anforderungen an das Optimierungsprogramm Standardregler Zwei- und Dreipunktregler P-, PI-, PD- und PID-Regler Verschaltungen von Standardreglern Kaskadenschaltung Störgrößen- und Hilfsgrößenaufschaltung Split-Rang-Regelungen Feedforward Regelung Weitere Regelstrukturen und Reglerkonzepte Fuzzy Control Smith Predictor Zustandstraumregelung Adaptive bzw. Predictive Regler Regler und Reglerstrukturen in der Praxis

7 7 Welche Regler stellt das PLS zur Verfügung Reglerstrukturen des PLS Prozessleitsystem Experion PKS ® von der Firma Honeywell Standart PID-Regler Anforderungen an das Optimierungsprogramm Das Prozessleitsystem, PLS PID-Regler, bei dem der D-Anteil von der Regelgröße abhängt PID-Regler, bei dem der D-Anteil und P-Anteil von der Regelgröße abhängt I-Regler P-Regler Alle vorher genannten Regler können auch als Feedforward realisiert werden ERP MES PLS SPS / Apparatesteuerung Unternehmensleitebene Produktionsleitebene Prozessleitebene Feldebene

8 8 Datenaustausch zwischen PLS und Optimierungsprogramm OPC Import von ASCII-Dateien Objekt Linking and Embedding for Process Control Standart zum Datenaustausch zwischen Industriesteuerungen und Anwenderprogrammen Datenaustausch erfolgt über die COM-Schnittstelle. OPC-Server und OPC-Client Für die Inbetriebnahme geeignet, da direkter Datenzugriff möglich ist American Standard Code for Information Interchange 128 bzw. 256 Zeichen, Daten werden durch unterschiedliche Separatoren getrennt Tabulatoren Kommata Leerzeichen Semikolon Zur Verarbeitung von archivierten Daten geeignet Anforderungen an das Optimierungsprogramm

9 9 Anforderungen an de Optimierungsprogramme Datenaustausch über eine OPC-Schnittstelle Sollte einen Feedforward Algorithmus berechnen können Simulationsumgebung um die Ermittelten Parameter zu testen Möglichst in kurzer Zeit bestmögliche Parameter berechnen Einfache Bedienbarkeit für den Inbetriebnehmer Berechnung der Parameter für unterschiedliche Regelstrukturen Integrierendes Verhalten Selbstregulierendes Verhalten Berechnung der Parameter für einen P-Regler PI-Regler PID-Regler Festlegung der Art der Optimierung Führungs- oder Störgrößenänderung Optimierungsverfahren Angaben zur Ausregelzeit oder Überschwingweite Daraus resultieren folgende Anforderungen

10 10 Die am Markt verfügbaren Programme, bzw. deren Unternehmen TOPAS PROTUNER RSTune

11 11 Vergleichskriterien der Programme Datenakquisition Optimierungseigenschaften der Programme Vergleich von berechneten Parametern simulierten Regelstrecken Daten von einer realen Anlage Simulatoren der Programme Handhabung der Programme Dokumentation der Optimierung Preis

12 12 Vorläufiges Ergebnisse des Vergleichs Vorteile Nachteile Kann immer nur drei Signale über OPC aufzeichnen Bietet dem Benutzer viele Möglichkeiten in die Modellbildung und Optimierung einzugreifen größerer Zeitaufwand Kenntnisse über die Parametrierungsmöglichkeiten Einfache Bedienbarkeit des Programms Viele Möglichkeit die Optimierung zu beeinflussen Konnte alle simulierten Regelstrecken identifizieren Kann verschiedene Berechnung von Parametersätzen miteinander vergleich Übersichtlicher Report Die Parameter der simulierten Strecken entsprachen fast immer den, welche ein gutes Regelverhalten erzeugen Datenakquisition über Exceltabellen möglich

13 13 Funktionsweise der Optimierung beim Programm Rapid (1) Eingabe der allgemeinen Angaben über den Regelkreis Festlegung der Reglerstruktur Definition der Messbereiche Führungs- oder Störgrößenänderungen Festlegung der Abtastzeit Datenakquisition Import von Daten aus einer Datei Text-, Excel-Dateien, Matlab-Files und Access-Datenbanken Zuordnung der Spalten, aus der Datei Regel-, Stell- und Führungsgröße OPC:Messstellenbezeichnung F PIDA.PV Akquirierte Daten können geändert werden Identifikation der Regelstrecke generiert automatisch ein Modell 1. oder 2. Ordnung Totzeit, Pole und Nullstellen können angepasst werden Suchfunktion für komplexere Modelle

14 14 Funktionsweise der Optimierung beim Programm Rapid (2) Berechnung der Regelparameter Vorgabe der Überschwingweite Optimierung nach einem Gütemaß Berechnung streckenspezifischer Daten Anstiegszeit Ausregelzeit Überschwingweite Simulation von Führungs- und Störgrößen Gegenüberstellung von unterschiedlichen Parametersätzen Robustheit der Parameter kann verändert werden Modell Bewertung Mit neuen Parametern einen Sprung in der realen Anlage erzeugen Erneutes Aufzeichnen dieser Daten Vergleich Modell und reale Regelstrecken

15 15 Der Benefit eines Optimierungsprogramms Lang und Peitler Anlagenbetreiber Verbesserte Regeleigenschaften kürzere Ausregelzeiten Schneller Abarbeitung von Schrittketten Schnellere Produktion möglich geringerer Verschleiß von Stellgliedern größere Wartungsintervalle Sparen von Ressourcen Beschleunigung der Inbetriebnahme Verkauf von zusätzlicher Engineering Leistung Kundenzufriedenheit kann steigen

16 16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

17 17 Blockschaltbild eines PID-Regler G(s):Übertragungsfunktion der Strecke w:Führungsgröße x:Regelgröße

18 18 Auswahl geeigneter Regler für den Einsatz in der Praxis -:ungeeignet für Regelung, da Instabilität + -:nur bedingt einsetzbar, ausreichendes Ergebnis +:geeignet für eine Regelung ++:gut geeignet für eine Regelung :am besten geeignete Regler für dieses Problem /: keine Informationen in der Literatur gefunden PTuTg:Proportionales (P) Streckenverhalten mit Verzugszeit (Tu) und Ausgleichzeit (Tg)

19 19 Blockschaltbild einer Kaskadenschaltung G(s):Übertragungsfunktion der Strecke G R (s) 1 :Übertragungsfunktion des ersten Reglers G R (s) 2 :Übertragungsfunktion des zweiten Reglers w:Führungsgröße x:Regelgröße y:Stellgröße z:Störgröße x H :Hilfsregelgröße w H :Hilfsführungsgröße, Führungsgröße des Hilfsreglers

20 20 Blockschaltbild eines Regelkreise mit Störgrößenaufschaltung G(s):Übertragungsfunktion der Strecke G R (s): Übertragungsfunktion des Reglers G z (s): Übertragungsfunktion der Störung x: Regelgröße y: Stellgröße z: Störgröße w:Führungsgröße

21 21 Blockschaltbild eines Regelkreise mit Hilfsgrößenaufschaltung G(s):Übertragungsfunktion der Strecke G R (s): Übertragungsfunktion des Reglers x: Regelgröße y: Stellgröße z: Störgröße w:Führungsgröße x H :Hilfsregelgröße

22 22 Blockschaltbild einer Feedforward-Regelung G(s):Übertragungsfunktion der Strecke G R (s): Übertragungsfunktion des Reglers x: Regelgröße y: Stellgröße z: Störgröße w:Führungsgröße

23 23 Blockschaltbild eines Smith Predictors G(s):Übertragungsfunktion der Strecke G R (s): Übertragungsfunktion des Reglers x: Regelgröße w:Führungsgröße T t :Totzeit

24 24 Standart PID-Regler (EQA) G(s):Übertragungsfunktion der Strecke w:Führungsgröße x:Regelgröße T1: Nachstellzeit T2: Vorhaltezeit a: Konstanter Faktor kleiner eins a * T2: T0 Zeitkonstante Übertragungsfunktion:

25 25 PI D-Regler (EQB) G(s):Übertragungsfunktion der Strecke w:Führungsgröße x:Regelgröße T1: Nachstellzeit T2: Vorhaltezeit a: Konstanter Faktor kleiner eins a * T2: T0 Zeitkonstante Übertragungsfunktion:

26 26 I PD-Regler (EQC) G(s):Übertragungsfunktion der Strecke w:Führungsgröße x:Regelgröße T1: Nachstellzeit T2: Vorhaltezeit a: Konstanter Faktor kleiner eins a * T2: T0 Zeitkonstante Übertragungsfunktion:

27 27 Datenakquisition

28 28 Vergleich bei simulierten Strecken Übertragungsfunktion der Strecke:

29 29 Vergleich bei Simulierten Strecken

30 30 Preise der Programme

31 31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


Herunterladen ppt "Marktanalyse von Tools zum Reglertuning mit Ausrichtung auf die Anwendung während der Anlageninbetriebnahme. Referent: Martin Arens Fachbereich Elektrotechnik."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen