Seminar

Klassische und heuristische Regelungstechnik mit PID- & Fuzzy-Reglern

Veranstaltungsnummer: 05SE011

Mit Teilnahmebescheinigung

  • Grundlagen von Regelungen und Automatisierungssystemen
  • Einführung in die Begriffswelt der Fuzzy-Regelung
  • Verfahrenstechnische Regelstrecken
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Der automatisierte Betrieb verfahrenstechnischer Anlagen ist ohne bestimmungsgemäß arbeitende Regelungssysteme undenkbar. Zu den Schlüsseldisziplinen der Leit- und Automatisierungstechnik zählt die Regelungstechnik, deren Verständnis für den optimalen Anlagenbetrieb unerlässlich ist.

Die klassische Regelungstechnik, bei welcher hauptsächlich stetige, gelegentlich auch schaltende Regler zum Einsatz kommen, eignet sich gut für Prozesse mit weitgehend linearen Vorgängen und i. W. konstanten Prozessparametern, welche sich in zufriedenstellendem Maße mit Modellen beschreiben lassen. Bei vielen Prozessen – z. B. im Bereich der Wasseraufbereitung und der Automatisierung von Gewächshäusern – ist dies nicht der Fall; hier können sehr gut heuristische, d. h. auf Expertenwissen basierende Methoden verwendet werden, bei welchen die Regelungsstrategie einschließlich der Variablenwerte in Anlehnung an natürliche Sprachen nicht durch Formeln (numerisch), sondern verbal (linguistisch) beschrieben wird.

Top-Themen

  • Grundlagen von Regelungen und Automatisierungssystemen
  • Einführung in die Begriffswelt der Fuzzy-Regelung
  • Verfahrenstechnische Regelstrecken
  • Regelungen mit klassischen und Fuzzy-Basisreglern
  • Zahlreiche Praxisübungen zur Vertiefung

Programm

1. Tag 10:00 bis 18:00 Uhr

2. Tag 09:00 bis 16:00 Uhr

Einführung in die verfahrenstechnische Regelungstechnik

  • Grundbegriffe der Leit- und Automatisierungstechnik
  • Regelungshierarchien
  • Technische - numerische und ­linguistische - Variablen
  • Klassische und heuristische Regelung

Verfahrenstechnische Regelstrecken

  • Darstellung des Zeitverhaltens von Regelgrößen
  • Strecken mit Ausgleich (Temperatur, Durchfluss etc.)
  • Kennlinienfelder
  • Strecken ohne Ausgleich (Füllstand, exotherme Vorgänge)
  • Nichtlineare Strecken (pH-Wert, Temperaturverläufe in Wärmeübertragern etc.)
  • Sprungantwortbasierte Streckenmodelle
  • Vorhersageverfahren für totzeitbehaftete Strecken (Smith-­Prädiktor)
Praxisübung: Erstellen eines Kennlinienfeldes aus gege­benen Sprungantworten

Einführung in CODESYS (Soft-SPS)

  • Überblick über das Softwarepaket
  • Vorführung: Erstellen eines einfachen Projekts
  • Demonstration der Historienaufzeichnung
Praxisübung: Aufnehmen und Auswerten von Sprung­antworten mit CODESYS-Simulation

Klassische Regeleinrichtungen

  • Aufbau und Funktionsweise klassischer Prozessregeleinrichtungen
  • Schaltende Regler
  • PID-Regler und -Algorithmen
  • Reglergerätetechnik

Einschleifige Regelkreise mit klassischen Regeleinrichtungen

  • Typische Regler-Strecken-Kombinationen in der Prozesstechnik
  • Regelung von Strecken mit Ausgleich
  • Regelung von Strecken ohne Ausgleich
  • Regler mit gesteuerter Adaption (Anwendung bei nichtlinearen Strecken, z. B. pH-Wert)
  • Regler mit Smith-Prädiktor (Anwendung bei Totzeitstrecken, z. B. Konzentrationsregelung in Strömungsrohr)
  • Anfahren von Regelkreisen
Praxisübung: Ermitteln von Reglerparametern nach sprungantwortbasierten Streckenmodellen

Regelungsstrukturen mit klassischen Regeleinrichtungen

  • Verhältnisregelung
  • Kaskadenregelung
  • Regelung mit Bereichsaufspaltung (Split-Range)
  • Störgrößenaufschaltung

Heuristische Regeleinrichtungen ohne PID-Nachbildung

  • Überblick über die Funktionsweise von Fuzzy-Reglern
  • Fuzzifizierung (Erzeugen linguistischer ­Variablen)
  • Folgerungsmaschinen (Erzeugen linguistischer Stellwerte)
  • Defuzzifizierung (Erzeugen linguistischer Stellwerte)
  • Fuzzy-Control-Language nach DIN EN 61131-7 (Kurzdarstellung)
Praxisübung: Fuzzifizierung von VariablenPraxisübung: Erzeugen linguistischer StellwertePraxisübung: Defuzzifizieren linguistischer Stellwerte

Heuristische Regeleinrichtungen mit PID-Nachbildung

  • Fuzzy-Algorithmen mit linguistischen Regeldifferenzen
  • Fuzzy-Regler mit P-Verhalten
  • Fuzzy-Regler mit PD-Verhalten
  • Fuzzy-Regler mit PI-Verhalten
  • Demonstration: Standregelstrecke mit Fuzzy-P-Regler

Abschluss

  • Anwendungsbeispiele für Fuzzy-geregelte Anlagen
  • Abschlussdiskussion

Seminarmethoden

Die theoretisch vermittelten Kenntnisse werden mit praktischen Übungen untermauert. Hierzu sind von den Teilnehmern Notebooks mit Windows 7 aufwärts (ggf. in einer virtuellen Maschine) mitzubringen. Die Übungen werden mit dem Softwaresystem CODESYS durchgeführt, welches zuvor installiert werden sollte. Die aktuelle CODESYS-Version kann nach Anmeldung über das Download-Center geladen werden: store.codesys.com/codesyshtml

Zielgruppe

Fach- und Führungskräfte aus allen Branchen der Prozessindustrie, welche sich mit der Regelung verfahrenstechnischer Anlagen befassen, insbesondere aus den Bereichen:

  • Automatisierungstechnik
  • Anlagenbetrieb
  • Projektleitung
  • Arbeitsvorbereitung
  • Instandhaltung

Ihre Seminarleitung

Wolfgang Schorn, Industrieinformatiker / Lehrbeauftragter, Technische Hochschule Köln, Köln