Projektierung von Automatisierungsanlagen Eine effektive und anschau
In diesem Lehrbuch werden die wesentlichen Schritte und Abläufe für die Planung und Durchführung von Automatisierungsprojekten im Bereich der Verfahrenstechnik beschrieben, wobei sowohl kontinuierliche als auch ereignisdiskrete Prozesse betrachtet werden.
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-1: Teilansicht des Sudhauses einer modernen Brauerei [1] Dieser Prozessabschnitt ist durch für verfahrenstechnische Prozesse typische Komponenten wie Behälter und Rohrleitungen geprägt, die im Fall des Brauprozesses die wesentliche apparatetechnische Basis bilden. Ein weiterer Prozessabschnitt umfasst Flaschentransport und -abfüllung (Bild 1-2). T. Bindel, D. Hofmann, Projektierung von Automatisierungsanlagen, DOI 10.1007/978-3-8348-2082-2_1, © Springer Fachmedien Wiesbaden 2013
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1 Einführung
Bild 1-2: Teilansichten der Abfüllanlage [1] Diese beiden Prozessabschnitte repräsentieren für das Projektieren von Automatisierungsanlagen wesentliche Basisbeispiele und können gleichzeitig auch Möglichkeiten zur Strukturierung industrieller Prozesse aufzeigen. Ausgehend davon, dass im Sudhaus zum Beispiel Prozessgrößen wie Temperatur und Füllstand geregelt werden, liegt es nahe, darin einen kontinuierlichen Prozess zu sehen – die sich anschließenden Tätigkeiten, wie z. B. Abfüllen des Bieres in Flaschen und Büchsen, sind typische Stückgut- oder ereignisdiskrete Prozesse.1 Bild 1-3 zeigt diese beiden Prozessklassen als Möglichkeit einer sinnvollen Klassifikation industrieller Prozesse, auf die in den weiteren Ausführungen immer wieder Bezug genommen wird. Klassen industrieller Prozesse
Prozessklasse „Kontinuierliche Prozesse“
Prozessklasse „Ereignisdiskrete Prozesse“
Bild 1-3: Klassifikation industrieller Prozesse Für beide Prozessklassen muss jeweils die Anlagentechnik mit entsprechenden Messeinrichtungen (Sensorik) sowie Stelleinrichtungen (Aktorik) ausgerüstet werden.2 1 Nach [2] umfassen kontinuierliche Prozesse physikalische Vorgänge, chemische Reaktionen oder technologische Abläufe, deren Zustandsgrößen zeitlich kontinuierlich veränderliche Größen darstellen, während ereignisdiskrete Prozesse durch Folgen von diskreten Zuständen gekennzeichnet sind. 2 Messeinrichtungen (Sensorik) bestehen aus Sensoren und Wandlern, Stelleinrichtungen (Aktorik) aus Stellantrieben und Stellgliedern.
1 Einführung
3
Signale der Messeinrichtungen sind Basis der Informationsverarbeitung mittels Steuer- bzw. Regelalgorithmen, die im Standardfall in Kompaktreglern bzw. speicherprogrammierbarer Steuerungstechnik (SPS-Technik) im separaten Einsatz und/oder als integraler Bestandteil eines Prozessleitsystems (PLS) implementiert sind. Diese informationsverarbeitenden Systeme, wozu auch separate3 Wandler (Bsp. vgl. Fußnote 71 auf S. 79) oder Rechenglieder gehören, werden unter dem Begriff „Prozessorik“ zusammengefasst. Die von den Steuer- bzw. Regelalgorithmen berechneten Stellsignale steuern die Stelleinrichtungen und realisieren dadurch die erforderlichen Stelleingriffe. Mittels Bedien- und Beobachtungseinrichtungen wird das Zusammenwirken von Prozess und Automatisierungsanlage vom Mensch überwacht und – falls erforderlich – eingegriffen. Bild 1-4 zeigt diese für alle zu automatisierenden Prozessklassen (vgl. Bild 1-3) anwendbare Struktur. Gegeben:
Produktionsziel: Rohstoffe
Eingangsstoffe bzw. Eingangsenergien
z (Störgrößen)
Produk
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