automatisierungstechnik

Automatisierungstechnik

VERA besteht aus Hunderten von Einzelteilen. Die Größe der verfahrenstechnischen Versuchsanlage ist beeindruckend: Auf einer Grundfläche von rund acht Quadratmetern türmen sich gläserne Reaktoren, pneumatisch angesteuerte Ventile, Pumpen, Kabel und Sensoren bis zu einer Höhe von drei Metern. Bochumer Forscher erproben hier automatisierungstechnische Methoden unter industrienahen Bedingungen.

Steuerung über Leitwarte

Den Ausgangspunkt für den Steuerungsentwurf bildet ein mathematisches Modell, das am Lehrstuhl für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik entsteht. „Als nächstes stellt sich schnell die Frage: Funktioniert eine theoretisch begründete Regelungsstrategie auch in der Praxis?“, erklärt Christian Stöcker, der am Lehrstuhl promoviert. Denn erfahrungsgemäß gibt es immer gewisse Modellunsicherheiten, die sich jedoch durch einen Testlauf in einer Versuchsanlage wie VERA gut erkennen lassen. Sie ist inmitten eines fensterlosen Raums in den Laborbereichen von Gebäude ID aufgebaut, vor sich eine Leitwarte mit Computern und großen Bildschirmen.

Detaillierte Messergebnisse

detail Christian Stöcker überträgt seinen Algorithmus in ein Blockschaltbild, mit dem er das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten grafisch darstellt. Außerdem programmiert er über eine SPS („Speicherprogrammierbare Steuerung“) passgenaue „Regieanweisungen“ für VERA. So kann der Forscher die komplexe Anlage gemäß seinen Vorgaben über einen Computer steuern. Etwa 80 Aktoren setzen dabei elektronische Signale in verfahrenstechnische Prozesse um, im einfachsten Fall durch das Öffnen und Schließen eines Ventils oder das An- und Abschalten von Pump-, Heiz-, Kühl- und Rührvorgängen. Sensoren liefern detaillierte Messergebnisse, die die Wissenschaftler auf den Monitoren exakt verfolgen und auswerten können.

Digital vernetzt

Auch im Schwerpunktprogramm 1305 der Deutschen Forschungsgemeinschaft „Regelungstheorie digital vernetzter dynamischer Systeme“ (Koordinator Prof. Dr.-Ing. Jan Lunze) spielt VERA eine wichtige Rolle. Denn wenn in Zukunft digitale Kommunikationsnetze verfahrenstechnische Komponenten miteinander verbinden sollen, muss eine neue Regelungstheorie entstehen. Über WLAN ist VERA auch für diese Herausforderung gut aufgestellt. „Es macht richtig Freude, wenn eigene Überlegungen auch eine solche ‚Reifeprüfung’ überstehen“, sagt Christian Stöcker. Zudem sei der ganze Prozess definitiv anschaulicher als wenn man nur mathematische Gleichungen im Kreis der Kollegen diskutiere.

Ungewöhnlich groß

VERA ist mittlerweile zehn Jahr alt, aber in einem „Ruhe-Zustand“ befindet sie sich deswegen nicht. „Durch An- und Ausbau ist der Versuchstand ständig in Veränderung und mittlerweile schon ungewöhnlich groß“, so Christian Stöcker. Ähnliche Anlagen kämen in der Industrie für die Produkt-, Verfahrens- und Prozessentwicklung zum Einsatz. Mit VERA arbeiten übrigens nicht nur die Forscher, sondern auch Studierende, die hier - unter Anleitung und im Rahmen ihrer Studien-, Bachelor- oder Masterarbeiten – ganz praktisch an der Güte ihrer Algorithmen tüfteln können.


Fotos: Andrea Marschall, Text: Meike Klinck