Als vertrauenswürdiger Lieferant von ABB Bailey INFI 90-Systemen hatte ich das Privileg, tief in die Feinheiten dieses bemerkenswerten Steuerungssystems einzutauchen. Das ABB Bailey INFI 90 ist ein bewährtes verteiltes Steuerungssystem (DCS), das in verschiedenen Branchen, einschließlich der Energieerzeugung, der chemischen Verarbeitung und der Fertigung, weit verbreitet ist. Einer der Schlüsselaspekte, die den INFI 90 so effektiv machen, ist sein vielfältiges Spektrum an Regelalgorithmen. In diesem Blog werde ich einige der in ABB Bailey INFI 90 verwendeten Steuerungsalgorithmen und ihren Beitrag zur Systemleistung untersuchen.
PID-Regelalgorithmus
Der Proportional-Integral-Derivative (PID)-Regelalgorithmus ist vielleicht der bekannteste und am weitesten verbreitete Regelalgorithmus im INFI 90-System. Dabei handelt es sich um einen Feedback-Regelungsmechanismus, der einen Fehlerwert als Differenz zwischen einem gewünschten Sollwert und einer gemessenen Prozessvariablen berechnet. Der PID-Regler berechnet dann einen Regelausgang basierend auf Proportional-, Integral- und Ableitungstermen.
Der Proportionalterm bietet eine unmittelbare Reaktion auf den Fehler. Er ist proportional zum aktuellen Fehlerwert, was bedeutet, dass ein größerer Fehler zu einem größeren Regeleingriff führt. Der Integralterm akkumuliert den Fehler über die Zeit, was dabei hilft, stationäre Fehler zu eliminieren. Schließlich basiert der Ableitungsterm auf der Änderungsrate des Fehlers. Es antizipiert zukünftige Fehler und bietet eine Kontrollmaßnahme zur Dämpfung von Schwankungen.
Im ABB Bailey INFI 90 kann der PID-Algorithmus einfach konfiguriert werden, um verschiedenen Prozessanforderungen gerecht zu werden. Beispielsweise kann in einer Energieerzeugungsanlage der PID-Regler zur Regelung der Dampftemperatur eingesetzt werden. Der Sollwert ist die gewünschte Dampftemperatur und die Prozessvariable ist die tatsächlich gemessene Dampftemperatur. Der PID-Regler passt die Regelventile an, um die Dampftemperatur auf dem Sollwert zu halten.
Feed-Forward-Steuerungsalgorithmus
Während die PID-Regelung in vielen Situationen effektiv ist, weist sie beim Umgang mit vorhersehbaren Störungen Einschränkungen auf. Hier kommt der Feed-Forward-Regelungsalgorithmus ins Spiel. Die Feed-Forward-Regelung nutzt Informationen über die Störungen, um eine Regelaktion zu berechnen, bevor sie sich auf die Prozessvariable auswirken.
Im ABB Bailey INFI 90 kann der Feed-Forward-Regelungsalgorithmus mit der PID-Regelung kombiniert werden, um die Systemleistung zu verbessern. Wenn beispielsweise in einem chemischen Prozess eine bekannte Änderung der Zufuhrgeschwindigkeit eines Rohmaterials auftritt, kann der Feed-Forward-Regler die Steuereingänge anpassen, um diese Änderung auszugleichen. Dies trägt dazu bei, die Auswirkungen von Störungen auf den Prozess zu reduzieren und einen stabileren Betrieb aufrechtzuerhalten.
Kaskadensteuerungsalgorithmus
Die Kaskadenregelung ist eine Regelstrategie mit mehreren Regelkreisen, bei der zwei oder mehr Regler zusammenarbeiten. In einem Kaskadenregelsystem gibt es einen Primärregler, der die Hauptprozessvariable regelt, und einen Sekundärregler, der eine Zwischenvariable regelt.
Der Sekundärregler reagiert schneller auf Störungen und sein Ausgang wird als Sollwert für den Primärregler verwendet. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle der Hauptprozessvariablen, insbesondere in Systemen mit langen Zeitkonstanten oder erheblichen Störungen.
Im ABB Bailey INFI 90 kann eine Kaskadenregelung implementiert werden, um die Steuerung komplexer Prozesse zu verbessern. Beispielsweise kann in einem Kesselsteuerungssystem der Primärregler zur Regelung des Dampfdrucks verwendet werden, während der Sekundärregler den Brennstoffdurchfluss regelt. Der sekundäre Regler kann den Brennstoffdurchfluss als Reaktion auf Änderungen im Verbrennungsprozess schnell anpassen, und der primäre Regler stimmt dann das Gesamtsystem fein ab, um den gewünschten Dampfdruck aufrechtzuerhalten.
Modell – Predictive Control (MPC)-Algorithmus
Modell – Predictive Control ist ein fortschrittlicher Steuerungsalgorithmus, der ein mathematisches Modell des Prozesses verwendet, um sein zukünftiges Verhalten vorherzusagen. Der MPC-Algorithmus berechnet dann eine optimale Steuersequenz, um eine Kostenfunktion über einen zukünftigen Zeithorizont zu minimieren.
Im ABB Bailey INFI 90 kann MPC zur Optimierung des Betriebs komplexer Prozesse eingesetzt werden. Beispielsweise kann MPC in einer Raffinerie zur Steuerung der Destillationskolonnen eingesetzt werden. Der MPC-Algorithmus berücksichtigt die physikalischen Eigenschaften des Ausgangsmaterials, die Betriebsbedingungen und die Anforderungen an die Produktqualität. Anschließend berechnet es die optimalen Sollwerte für die Steuerventile und andere Stellglieder, um die Effizienz des Destillationsprozesses zu maximieren und die Produktqualitätsspezifikationen zu erfüllen.
Fuzzy-Logic-Steuerungsalgorithmus
Die Fuzzy-Logic-Steuerung ist eine Steuerungsmethode, die Fuzzy-Sets und Fuzzy-Regeln verwendet, um ungenaue und unsichere Informationen zu verarbeiten. Anstatt scharfe Werte zu verwenden, befasst sich die Fuzzy-Logic-Steuerung mit den Graden der Zugehörigkeit.
Im ABB Bailey INFI 90 kann die Fuzzy-Logic-Steuerung in Situationen eingesetzt werden, in denen es schwierig ist, den Prozess präzise zu modellieren. Beispielsweise kann in einer Kläranlage die Qualität des ankommenden Abwassers erheblich schwanken. Mithilfe einer Fuzzy-Logic-Steuerung kann der Aufbereitungsprozess anhand der unscharfen Beschreibungen der Abwasserqualität angepasst werden, beispielsweise „stark verschmutzt“, „mäßig verschmutzt“ oder „leicht verschmutzt“.
Hardware- und Algorithmenintegration
Die Wirksamkeit dieser Regelalgorithmen im ABB Bailey INFI 90-System hängt auch eng mit seinen Hardwarekomponenten zusammen. Zum Beispiel dieNeues ABB Bailey NKTU01 – 12 I/O-Modul-zu-Abschlusseinheit-Kabelspielt eine entscheidende Rolle bei der Übertragung der Signale zwischen den Feldgeräten und dem Leitsystem. Dadurch wird sichergestellt, dass die gemessenen Prozessgrößen genau an die Steuerungen übertragen werden und die Steuerausgänge zeitnah an die Aktoren gesendet werden.
DerABB Bailey NTU - 7UO Isoliertes Analogausgangsmodulist eine weitere wichtige Hardwarekomponente. Es stellt isolierte analoge Ausgangssignale bereit, die zur Steuerung verschiedener Aktoren im Prozess verwendet werden. Die Isolierung trägt dazu bei, elektrische Störungen zu verhindern und gewährleistet die Zuverlässigkeit der Steuersignale.
DerABB SPASI23 Analoges Eingangsmodulist für die Umwandlung der analogen Signale der Feldsensoren in digitale Signale verantwortlich, die von der Steuerung verarbeitet werden können. Für das ordnungsgemäße Funktionieren der Regelalgorithmen ist ein präziser Analogeingang unerlässlich, da die Regler zur Berechnung der Regelmaßnahmen auf diese Messungen angewiesen sind.
Abschluss
Das ABB Bailey INFI 90-System bietet eine breite Palette an Steuerungsalgorithmen, von denen jeder seine eigenen einzigartigen Vorteile und Anwendungen hat. Von der einfachen und effektiven PID-Steuerung bis hin zum fortschrittlichen Modell – Predictive Control und Fuzzy Logic Control – diese Algorithmen ermöglichen dem INFI 90 eine präzise und zuverlässige Steuerung in verschiedenen industriellen Prozessen.
Wenn Sie Ihr bestehendes Steuerungssystem aufrüsten oder ein neues implementieren möchten, ist der ABB Bailey INFI 90 mit seinen vielfältigen Steuerungsalgorithmen und hochwertigen Hardwarekomponenten eine ausgezeichnete Wahl. Ganz gleich, ob Sie in der Energieerzeugungs-, Chemieverarbeitungs- oder Fertigungsindustrie tätig sind, der INFI 90 kann Ihnen dabei helfen, die Effizienz, Stabilität und Qualität Ihrer Prozesse zu verbessern.
Wir sind hier, um Sie bei der Auswahl der am besten geeigneten Steueralgorithmen und Hardwarekomponenten für Ihre spezifischen Anforderungen zu unterstützen. Wenn Sie mehr über das ABB Bailey INFI 90-System erfahren möchten oder einen möglichen Kauf besprechen möchten, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir freuen uns darauf, ausführliche Gespräche mit Ihnen zu führen und Ihnen dabei zu helfen, die besten Lösungen für Ihre industriellen Steuerungsanforderungen zu finden.
Referenzen
- „Verteilte Steuerungssysteme: Prinzipien und Anwendungen“ von William D. Stanley
- „Control System Engineering“ von Norman S. Nise
- Technische Dokumentation des ABB Bailey INFI 90-Systems