Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Regelung und Überwachung von Glasziehprozessen

Überwachung und Regelung von komplexen Batchprozessen

Es gibt zahlreiche komplexe Batch-Prozesse in der Stahl- und Glasindustrie, deren Automatisierung nicht zuletzt dadurch erschwert wird, dass sich in den einzelnen Prozessphasen nicht nur das statische und dynamische Systemverhalten, sondern auch die Zielstellungen stark voneinander unterscheiden. So erfordert das automatische Hochfahren eines Glasziehprozesses bis auf den Arbeitspunkt eine völlig andere Steuerungs- bzw. Regelstrategie als die Regelung in der stationären Prozessphase, die Ausregelung starker temporärer Störungen oder das Herunterfahren des Prozesses.

 

Abb.: Glasziehprozess

Die Einführung eines einzelnen komplexen Multi-Input-Multi-Reglers mit Einebenen-Struktur für alle Prozessphasen erweist sich in der industriellen Praxis als zu wenig transparent und zu unflexibel, gleichgültig, ob ein modell- oder fuzzy-basiertes Konzept zugrunde liegt. Geeigneter sind hierarchisch organisierte Regelungskonzepte, deren Struktur bzw. Parameter sich variabel auf charakteristische Prozesssituationen einstellen.

Das am IOSB entwickelte fuzzy-basierte hierarchische Zweiebenen-Konzept zur Prozessphasenerkennung und Prozessregelung geht davon aus, das komplexe Gesamtregelungsproblem in verschiedene phasenspezifische Teilregelungsprobleme zu untergliedern. Die untere Strukturebene der Regelung wird durch modell- oder fuzzy-basierte Teilregler repräsentiert, die jeweils für bestimmte Prozessphasen entworfen und optimiert wurden. Aktiviert und adaptiert werden diese phasenspezifischen Teilregler durch einen Fuzzy-Mode-Selector in der oberen Ebene, der Zweiebenen-Hierarchie. In welcher Situation bzw. Phase sich der Prozess jeweils befindet, ermittelt ein fuzzy-basiertes Diagnosesystem aus den online gemessenen Prozessdatenverläufen.

 

 

 

Aktuelle Publikationen

Janya-anurak, C.; Bernard, T.; Beyerer, J.: A CONCEPT FOR SENSITIVITY ANALYSIS AND PARAMETER CALIBRATION OF COUPLED NONLINEAR PDES AND ITS APPLICATION TO AN INDUSTRIAL GLASS FORMING MODEL. In: Proc. UNCECOMP 2015, 1st ECCOMAS Thematic Conference on International Conference on Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering,  M. Papadrakakis, V. Papadopoulos, G. Stefanou (eds.), Crete Island, Greece, 25–27 May 2015

 

Janya-anurak, C.; Birkhofer, H.; Bernard, T. (Fraunhofer IOSB); Ma, Q. (Heraeus Tenevo, Inc.): 3D Multiphysik Finite Elemente Modell eines stark nichtlinearen Glasformungsprozesses. In: NAFEMS Online-Magazin, Zeitschrift für numerische Simulationsmethoden und angrenzende Gebiete, März 2015 - Nr. 1/2015, 33. Ausgabe, S. 57-64

 

Janya-anurak, C.; Birkhofer, H.; Bernard, T.; Ma, Q.: 3D MULTIPHYSICS FINITE ELEMENT MODEL OF A HIGHLY NONLINEAR GLASS FORMING PROCESS. In: NAFEMS World Congress 2013 – Salzburg, Austria – June 9-12 2013

 

Petereit, J.; Bernard, T.: Real-Time Nonlinear Model Predictive Control of a Glass Forming Process Using a Finite Element Model. In: Book Section: System Modeling and Optimization: 25th IFIP TC 7 Conference, CSMO 2011, Berlin, Germany, September 12-16, 2011, Revised Selected Papers (IFIP Advances in Information and Communication Technology), Hrsg.: Hömberg, D.; Tröltzsch, F.; Springer Berlin, Heidelberg, Volume 391, pp 266-275, 2013

 

Janya-anurak, C.; Bernard, T.; Birkhofer, H.: Stationary and transient Sensitivity Analysis of a highly nonlinear Glass Forming Process. In: NAFEMS European Multiphysics Conference 2012, Frankfurt, 16-17 October 2012

 

Janya-anurak, C.; Bernard, T.: Using Bayesian computation in the calibration of parameters in glass forming process. In: Workshop GMA-Fachausschuss 1.30 Modellbildung, Identifikation und Simulation in der Automatisierungstechnik, Anif/Salzburg, 20 September 2012

 

Janya-anurak, C.; Birkhofer, H. and Bernard, T.: Numerical Sensitivity Analysis of a Complex Glass Forming Process by Means of Local Perturbations. In:COMSOL Conference Stuttgart 2011, Multiphysics Modeling and Simulation, October 26-28, 2011

 

 


Eine Aktivität der Abteilung Mess-, Regelungs- und Diagnosesysteme (MRD)