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Prozessautomatisierung (RT)5 ECTS (englische Bezeichnung: Automatic Control for Chemical Engineering)
Modulverantwortliche/r: Andreas Michalka Lehrende:
Andreas Michalka, Markus Schumann
Startsemester: |
WS 2021/2022 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Prozessautomatisierung für CBI und CEN
(Vorlesung, 2 SWS, Andreas Michalka, Mo, 8:15 - 9:45, 04.023; ab 19.10.2021; Beginn der Vorlesung: 19.10.2021. Mehr Informationen finden Sie rechtzeitig vor Beginn des Semesters unter StudOn.)
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Übungen zu Prozessautomatisierung für CBI und CEN
(Übung, 2 SWS, Markus Schumann, Di, 12:15 - 13:45, H5; Beginn der Übung: 19.10.2021. Mehr Informationen finden Sie rechtzeitig vor Beginn des Semesters unter StudOn.)
Inhalt:
Nach einer Einführung zur Motivation der Automatisierung von Prozessen werden Komponenten und Aufgaben von Automatisierungssystemen diskutiert.
Für den Entwurf solcher Systeme wird dabei eine modellbasierte Vorgehensweise vorgeschlagen, für die in der Folge umfangreiche Grundlagen erarbeitet werden müssen.
Zunächst wird eine regelungstechnische Struktur, die Zwei-Freiheitsgradestruktur, sowie eine Vorgehensweise zur Lösung der auftretenden Automatisierungsaufgaben mit den Hauptzielrichtungen Betriebspunkteinstellung und Störunterdrückung eingeführt. Anschließend erfolgt eine Betrachtung des Aufstellungsprozesses des dazu benötigten Modells bis hin zu einer zielgerichteten Vereinfachung der Ergebnisse. Dazu kommen Methoden der Linearisierung und der Laplace-Transformation zum Einsatz.
Nach der Schaffung weiterer systemtheoretischer Grundlagen bzgl. dynamischem Verhalten und Stabilität erfolgt die Diskussion eines Verfahrens zum Entwurf der Vorsteuerung zur Einstellung des Führungsverhaltens (Betriebspunkteinstellung). Anschließend wird die Einstellung des Störverhaltens (Störunterdrückung) anhand eines Überblicks über die in der Regelungstechnik gängigen Verfahren zum Regelungsentwurf beleuchtet. Weiterhin erfolgt eine Vorstellung der ergänzenden Maßnahmen Vorregelung, Kaskadenregelung sowie Störgrößenaufschaltung.
Abschließend werden die einzelnen Entwurfsschritte anhand eines zusammenfassenden Beispiels verdeutlicht.
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erläutern die Strukturen von Anlagen- und Prozessautomatisierungs-systemen
erläutern das Vorgehen zur Projektierung von Anlagen- und Prozess-automatisierungssystemen
verstehen die Grundlagen von Steuerung und Regelung, Betriebspunkt-einstellung (Führungsverhalten) und Störunterdrückung (Störverhalten)
erläutern die Bedeutung mathematischer Modellbildung und –verein-fachung
analysieren dynamisches Systemverhalten sowie die Stabilität von linearen Regelkreisen
strukturieren Regelungssysteme
entwerfen Führungsverhalten anhand der Vorsteuerung
diskutieren Entwurfsverfahren für Regelungen
erläutern und entwerfen ergänzende Maßnahmen wie Vorregelung Kaskadenregelung und Störgrößenaufschaltung.
Literatur:
Schlitt, H.: Regelungstechnik, 2. Auflage, Würzburg: Vogel 1993.
C.A.Smith, A.B.Corripio: Principles and practice of automatic process control. Second edition, John Wiley, New York, 1997.
Organisatorisches:
findet nur im Wintersemester statt
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodul | Prozessautomatisierung)
- Chemie- und Bioingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemie- und Bioingenieurwesen (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodul 2 | Prozessautomatisierung)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Prozessautomatisierung (Prüfungsnummer: 120273)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Prüfungssprache: Deutsch
- Erstablegung: WS 2021/2022, 1. Wdh.: SS 2022
1. Prüfer: | Andreas Michalka |
- Termin: 01.04.2022, 11:00 Uhr, Ort: H 11
Termin: 26.09.2022
Termin: 26.09.2022
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