Messen, Steuern und Regeln in der Chemischen Technik

1. Grundlagen der Prozeßrechentechnik.- 1.1. Gerätetechnische Komponenten von Prozeßrechensystemen.- 1.1.1. Aufbau und Arbeitsweise der Prozeßrechner-Zentraleinheit.- 1.1.2. Aufbau und Arbeitsweise peripherer Einheiten.- 1.1.3. Datenübertragung, Rechnerkopplung.- 1.2. Programmierung von Prozeßrechnern.- 1.2.1. Prozeßrechner-Betriebssystem.- 1.2.2. Echtzeit-Programmiersprachen für Prozeßrechner.- 1.2.3. Systemprogramme.- 1.2.4. Programmiertechnik.- 1.2.5. Betreuung des Programmsystems.- 1.2.6. Programmdokumentation.- 2. Allgemeine Gesichtspunkte beim Einsatz von Prozeßrechnern.- 2.1. Einleitung.- 2.2. Kriterien, Aufgaben, Strukturen und Kommunikation beim Einsatz von Prozeßrechnern.- 2.2.1. Kriterien für den Einsatz von Prozeßrechnern.- 2.2.2. Aufgaben für Prozeßrechner.- 2.2.3. Strukturen von Prozeßrechensystemen.- 2.2.4. Kopplung Prozeß — Prozeßrechensystem.- 2.2.5. Kommunikationseinrichtungen für Prozeßrechner.- 2.3. Abwicklung von Prozeßrechnerprojekten.- 2.3.1. Das Automatisierungsprojekt.- 2.3.2. Die Phasen des Prozeßrechnerprojektes.- 2.3.3. Die Projektvorbereitung.- 2.3.4. Die Projektdurchführung.- 2.3.5. Die Betriebsphase.- 3. Prozeßüberwachung, Regelung und Steuerung mit Prozeßrechnern.- 3.1. Meßwerterfassung.- 3.1.1. Ein- und Ausgangssignale.- 3.1.2. Erfassungsmodi.- 3.2. Meßwertverarbeitung.- 3.2.1. Analogwertverarbeitung.- 3.2.2. Binärwertverarbeitung und Zählerstandserfassung.- 3.3. Die Überwachung von Produktionsanlagen mit Prozeßrechnern.- 3.3.1. Erkennen von Störungen.- 3.3.2. Analyse von Störungen.- 3.4. Regelung mit Prozeßrechnern.- 3.4.1. Einleitung.- 3.4.2. Grundzüge der digitalen Regelung.- 3.4.3. Grundzüge der experimentellen Modellbildung.- 3.4.4. Digitale Regelalgorithmen.- 3.4.5. Adaptive Regelalgorithmen.- 3.4.6. Adaptive Regelung einer technischen Trocknungsstrecke.- 3.4.7. Mathematischer Anhang.- 3.5. Ablaufsteuerungen mit Prozeßrechnern.- 3.5.1. Kriterien und Methoden für den Rechnereinsatz.- 3.5.2. Beispiel für eine Ablaufsteuerung.- 4. Prozeßoptimierung.- 4.1. Aufgabenstellung.- 4.2. Prozeßanalyse und Aufgabenformulierung.- 4.3. Optimierungskonzeptionen für stationäre Prozesse.- 4.3.1. Datenverarbeitende Regelung.- 4.3.2. Optimierung mit Hilfe von Suchverfahren am realen Prozeß.- 4.3.3. Prozeßoptimierung mit Hilfe des Modellverfahrens.- 4.4. Optimierkonzeptionen für dynamische Prozesse.- 4.5. Die Bildung des mathematischen Modells eines Prozesses.- 4.5.1. Modellstruktur und Modellparameter.- 4.5.2. Lineare Regressionsanalyse und Parameterschätzung bei stationären Prozessen.- 4.5.3. Parameterschätzung bei dynamischen Prozessen.- 4.6. Optimiermethoden für stationäre Prozesse.- 4.6.1. Optimum und Optimierverfahren.- 4.6.2. Lineares Programmieren.- 4.6.3. Nichtlineares Programmieren.- 4.6.4. Dynamisches Programmieren.- 4.7. Optimierung dynamischer Prozesse.- 4.7.1. Variationsrechnung und das Maximumprinzip von Pontryagin.- 4.7.2. Methoden zur numerischen Lösung des Optimierungsproblems.- 4.8. Abschließende Bemerkungen.- 5. Produktions-/Betriebsdatenerfassung und -verarbeitung.- 5.1. Einführung.- 5.2. Aufgabenstellung.- 5.3. Programmkonzept.- 5.3.1. Begriffe, Übersicht.- 5.3.2. Rezeptverwaltung.- 5.3.3. Betriebliche Disposition.- 5.3.4. Produktflußverfolgung.- 5.3.5. Stammdatenbeschreibung.- 5.4. Schlußbemerkung.- 6. Zentrale Automatisierungskonzepte zur Prozeßüberwachung und Prozeßführung.- 6.1. Einführung.- 6.2. Vier Beispiele von ausgeführten zentralen Prozeßsteuerungen.- 6.2.1. Das Automatisierungskonzept einer prozeßrechnergesteuerten Farbstoff-Fabrik mit Handbackup und zentralisiertem Leitstand.- 6.2.2. Die Automatisierung einer zweistufigen Batch-Reaktion mit Taktsteuergerät und pneumatischen Analogreglern.- 6.2.3. Das Kontrollsystem einer rechnergesteuerten Produktionsanlage mit minimalem Backup.- 6.2.4. Die hierarchische Steuerung und multivarialbe Prozeßregelung einer Zementfabrik.- 7. Dezentrale Automatisierungskonzepte zur Prozeßüberwachung und Prozeßführung.- 7.1. Einführung.- 7.2. Dezentrale Automatisierungskonzepte mit Prozeßrechnern.- 7.2.1. Das hierarchische Zweirechnersystem.- 7.2.2. Das hierarchische Mehrrechnersystem.- 7.3. Dezentrale Prozeßautomatisierungssysteme.- 7.3.1. Einleitung.- 7.3.2. Automatisierungskonzept: Anforderung und Realisierung.- 7.3.3. Dezentrale Automatisierungssysteme auf der Basis von dedizierten parametrierbaren Mikrorechnern.- 7.3.4. Systemauswahl.- 7.3.5. Anwendungen von dezentralen Automatisierungssystemen.- 8. Prozeßrechner im Lager- und Transportwesen.- 8.1. Lagerung und Transport von Stückgütern.- 8.1.1. Einführung.- 8.1.2. Aufgaben des Automatisierungssystems.- 8.1.3. Anforderungen an den Prozeßrechner.- 8.2. Flüssigkeiten und Gase.- 8.2.1. Wesen und Vorteile des Produkttransportes durch Fernleitungen.- 8.2.2. Prozeßrechnereinsatz zur Lösung von Projektierungs-, Betriebs- und Sicherheitsaufgaben.- 8.3. Förderung und Lagerung von Schüttgütern.- 8.3.1. Grundprinzipien der pneumatischen Förderung.- 8.3.2. Aufgaben des Prozeßrechners.- 8.3.3. Realisierungsaufwand und praktische Erfahrungen.- 8.3.4. Wirtschaftliche Vorteile des Prozeßrechnereinsatzes.- 9. Rechner im Labor.- 9.1. Einleitung.- 9.2. Kriterien und Aufgaben für den Rechnereinsatz im Labor.- 9.2.1. Kriterien der Laborrechentechnik.- 9.2.2. Aufgaben der Laborrechentechnik.- 9.3. Automatisierung von Geräten mit Geräterechnern.- 9.3.1. Lösungskonzepte.- 9.3.2. Anwendungen von Geräterechnern.- 9.4. Automatisierung von Arbeitsabläufen.- 9.4.1. Lösungskonzept.- 9.4.2. Anwendungen der Automatisierung von Arbeitsabläufen.- 9.5. Automatisierung in Laboratorien.- 9.5.1. Lösungskonzept.- 9.5.2. Ablauf einer Analyse in einem automatisierten analytischen Zentrallaboratorium.- 10. Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von digitalen Systemen.- 10.1. Begriffe.- 10.2. Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit.- 10.2.1. Konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit.- 10.2.2. Fehlererkennung vor der Inbetriebnahme.- 10.2.3. Verbesserung der Zuverlässigkeit durch fehlertolerante Systeme.- 10.2.4. Verbesserung der Verfügbarkeit durch rasche Behebung von Störungen.- 10.3. Eie Erfassung von Zuverlässigkeitswerten bei Einsatz digitaler Systeme.- 10.4. Einsatz digitaler Systeme für Sicherheitsaufgaben.- 10.4.1. Konstruktive Sicherheitsmaßnahmen.- 10.4.2. Nachweisverfahren der Fehlerfreiheit.- 10.4.3. Sicherheitsbedeutsame Prüfverfahren nach Inbetriebnahme.