Optimierte Steuerung und Bedienerleistung reduzieren Energiekosten und Qualitätsschwankungen

by , | Jul 18, 2023 | Deutsch | 0 comments

Guido Wink, Vice President, Systems & Software Solutions, Europe, stellt einige der zahlreichen Softwarelösungen von Emerson näher vor, die Unternehmen durch verbesserte Prozesskontrolle bei der Erhöhung des Durchsatzes, des Ertrags und der Rentabilität unterstützen.

 

Grundlegendes Ziel der Betreiber von Prozessanlagen ist die Erhöhung der Rentabilität durch Optimierung von Durchsatz und Ertrag bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs. Um dies zu erreichen, müssen Prozesse beständig an ihrem Sollwert betrieben werden. Dies erfordert eine optimale Prozesssteuerung und Bedienerleistung.

Basierend auf dieser Leistungsoptimierung kann eine Steigerung des Durchsatzes um bis zu 8 %, eine Senkung der Energiekosten um bis zu 10 %, eine Reduzierung von Qualitätsschwankungen um bis zu 80 % und eine Erhöhung der Verfügbarkeit von Anlagen und Ausrüstung um bis zu 5 % erzielt werden.

Zu den grundlegenden Voraussetzungen für eine optimierte Prozesssteuerung gehören die Aufrechterhaltung der Stabilität und die Minimierung der Variabilität von Prozessen. Dies wird jedoch aufgrund von Ursachen wie schlechtem Regelverhalten von Armaturen, falscher Abstimmung von Regelkreisen und ungeeigneten Regelstrategien häufig nicht erreicht. Auf diese Weise können Bediener gezwungen sein, manuelle Eingriffe vornehmen zu müssen, um den Prozess wieder unter Kontrolle zu bringen. Dies hält sie von anderen Aufgaben ab und erhöht das Potenzial für menschliche Fehler.

Ein erster Baustein auf dem Weg zu verbessertem Regelverhalten besteht in der Sicherstellung, dass die Prozessregelkreise einer Anlage gut funktionieren. Studien zeigen, dass in einer typischen Prozessanlage fast zwei Drittel aller Regelkreise nicht optimal laufen. Dies führt zu erhöhter Variabilität und Prozessen, die konservativ betrieben werden, wodurch wiederum Durchsatz, Ertrag und Energieverbrauch beeinträchtigt werden.

Viele Unternehmen verfügen nicht über die Werkzeuge und Ressourcen, um Hunderte von Regelkreisen überwachen und instandhalten zu können. Hier kann Emerson mit einer Reihe von Softwarelösungen wertvolle Unterstützung leisten. Zu diesen gehört DeltaV™ InSight, eine leistungsstarke Anwendung zur Überwachung und Abstimmung von Regelkreisen. Die Lösung ermöglicht Unternehmen die Verbesserung ihrer Prozesssteuerung durch Überwachung und Meldung des Regelverhaltens, die Identifizierung und Diagnose von problembehafteten Regelkreisen sowie die Empfehlung von Verbesserungen an Abstimmungs- und Wartungsverfahren.

 

Fortschrittliche Regelung und Optimierung

Emerson stellt zudem Software zur Unterstützung komplexerer und anspruchsvollerer Anwendungen bereit, die fortschrittliche Regelungs- und Optimierungslösungen erfordern. Beispielsweise unterstützt DeltaV InSight auch die adaptive Regelung geschlossener Regelkreise durch DeltaV Adapt, einer Erweiterung der Anwendung, die Prozessmodelle und adaptive Abstimmungsberechnungen nutzt. Diese hat das Ziel, eine kontinuierliche Abstimmung von Regelkreisen mit nicht linearem oder wechselndem dynamischen Ansprechverhalten bereitzustellen.

Mithilfe von DeltaV InSight lassen sich auch DeltaV Fuzzy Funktionsblöcke auf einfache Weise abstimmen, um Prozessqualität, -durchsatz und -effizienz zu verbessern. DeltaV Fuzzy Funktionsblöcke stellen eine praktische, im Einsatz bewährte Austauschlösung für PID-Regelung dar. Der patentierte Algorithmus sorgt in zahlreichen Regelkreisen für ein schnelleres, exakteres Ansprechverhalten und eine überragende Leistung im Vergleich zu herkömmlicher PID-Regelung.

Um Messwerte bei laufendem Betrieb zu erhalten, die bisher nur durch Laboranalysen oder Online-Analysatoren verfügbar waren, bietet die DeltaV Neural Anwendung eine praktische Möglichkeit zur Erstellung virtueller oder inferentieller Sensoren. DeltaV Neural ist leicht verständlich und einfach anzuwenden. Die Berechnungsfunktionen ermöglichen eine strengere Kontrolle der Produktqualität, die wiederum zu höherem Ertrag und reduzierten Produktverlusten führt.

Eine weitere fortschrittliche Regelungsanwendung, die Unternehmen bei der optimalen Ausnutzung des Potenzials ihrer Anlagen unterstützen kann, ist der DeltaV PredictPro Funktionsblock von Emerson für Model Predictive Control. Diese Lösung nutzt die Leistungsfähigkeit einer Methode der prädiktiven Regelung zum Management von Prozessinteraktionen und schwierigen Prozessdynamiken. Der Funktionsblock ist in der Lage, die Herausforderungen von übermäßiger Totzeit, langen Zeitkonstanten, inversen Reaktionen und Interaktionen zwischen Regelkreisen auf einfache Weise zu bewältigen. So können die Variabilität reduziert sowie Durchsatz und Rentabilität gesteigert werden. Da die Anwendung vollständig im DeltaV Prozessleitsystem eingebettet ist, können vorkonfigurierte Komponenten und Funktionsblöcke verwendet werden, um multivariable Regelstrategien schnell zu entwickeln, zu validieren, zu testen und zu implementieren.

 

Bedienerleistung

Durchsatz und Rentabilität einer Anlage werden in hohem Maße durch reduzierte Verfügbarkeit aufgrund ungeplanter Stillstandszeiten beeinträchtigt. Nach einer Studie des ASM Consortiums werden ca. 42 % der ungeplanten Stillstandszeiten in der Prozessindustrie durch Bedien- oder sonstige menschliche Fehler verursacht. Das bedeutet nicht etwa, dass Bediener unfähig sind, sondern lediglich, dass ihre Arbeitsaufgaben immer komplizierter werden. Ein gutes Beispiel hierfür ist das Management von Prozessalarmen.

Bei einer Prozessstörung in einer großen verfahrenstechnischen Anlage können Bediener binnen weniger Minuten von hunderten Prozessalarmen überflutet werden. Für solche Fälle stellt Emerson die DeltaV Alarm Mosaic Software zur Verfügung, die eine einfach verständliche Darstellung der Alarmflut bereitstellt und zudem Tools enthält, die die schnelle Identifizierung der Grundursache von Alarmbedingungen unterstützen.

Zur weiteren Erleichterung der Arbeit von Bedienern stellt Emerson die AgileOps™ Software bereit – eine Komplettlösung für das Alarmmanagement. Bei Einsatz dieser Software werden Bedienern lediglich Alarme angezeigt, die für den aktuellen Betriebsvorgang relevant sind. Zudem werden die Handhabung von Alarmen verfolgt sowie Änderungen an der Alarmkonfiguration aufgezeichnet und geprüft. Dies ermöglicht die Implementierung der Alarmmanagement-Lebenszyklen gemäß IEC 62682 und ISA 18.2.

AgileOps besteht aus mehreren Modulen, einschließlich einem für dynamisches Alarmmanagement. Dabei handelt es sich um ein leistungsstarkes Tool für das Prozessmanagement, das die Anpassung der Alarmkonfigurationen bei Änderungen des Betriebszustands ermöglicht. Dieser Ansatz eliminiert nachweislich Alarmfluten bei Prozessstörungen, wodurch Bediener in die Lage versetzt werden, sich auf die Stabilisierung des Anlagenbetriebs zu konzentrieren, anstatt auf unnötige Alarme reagieren zu müssen.

Ein weiterer Faktor, der die Arbeit von Bedienern erschwert, ist ein mangelhaftes Design der Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS). Dies kann die schnelle Erkennung abnormaler Bedingungen erschweren. Abhilfe hierfür schafft das fortschrittliche DeltaV Live MMS von Emerson, das in Übereinstimmung mit den im ISA 101 Standard dargelegten Best Practices entwickelt wurde, um Hochleistungs-Bedienergrafiken zu unterstützen. Die MMS ist so aufgebaut, dass die Anzeige kritischer Informationen gemäß den Präferenzen der Bediener für das Wie, Wann und Wo erfolgt. Integrierte Displayhierarchien – die eine schnellere Navigation des Leitsystems und zeitnahere Bedienereingriffe ermöglichen – und native HTML5- Unterstützung bilden die Grundlage für universelle, plattformübergreifende Grafiken, die einfach entworfen und konfiguriert werden können.

Alle diese Softwarelösungen von Emerson unterstützen Anwender beim Erreichen ihres ultimativen Ziels – den Betrieb ihrer Prozesse auf sichere Weise und mit optimaler Wirtschaftlichkeit, um den Weg zur Top-Quartil-Performance zu ebnen.

Erfahren Sie mehr darüber, wie die Softwarelösungen von Emerson Ihrem Unternehmen dabei helfen können, die Steuerungs- und Bedienerleistung zu verbessern.

Lesen Sie die gesamte Innovations in Automation Ausgabe 18. ‘‘Industrielle Softwarelösungen von Emerson tragen zur Verbesserung der Effizienz, Umweltverträglichkeit und Rentabilität bei“

 

 

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