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Innovativer Entwicklungsprozess von Steuerungssoftware im Bereich rotierender Maschinen - beispielhafte Umsetzung für modellbasierte Verdichterregelungen 

Motivation

Rotierende Maschinen sind durch ein breites und hohes Anforderungsspektrum charakterisiert. In vielen Anwendungsfeldern werden solche Anlagen als Unikat geplant und gebaut. Das trifft damit auch auf das Automatisierungssystem zu – also Hardware, Software zur Steuerung und Regelung sowie Instrumentierung der Anlagenkomponenten. Insbesondere gilt dies für die Regelalgorithmen, welche aufgrund der Anforderungen hochspezialisiert sind.

Gleichzeitig sinken die Planung- und Ausführungszeiten im globalen Wettbewerb. Daher können nur selten alle Anforderungen und Spezifikationen vor Beginn eines Projektes festgelegt werden. Folglich muss die Steuerungssoftware so entworfen werden, dass ohne erheblichen Mehraufwand Modifikationen vorgenommen werden können. Dies wird dadurch erschwert, dass mit steigender Leistungsfähigkeit von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) auch die Komplexität der entsprechenden Steuer- und Regelprogramme ständig zunimmt. Oft werden auch Funktionalitäten, die zuvor von Hardwarekomponenten ausgeführt worden sind, in die SPS integriert. Das daraus resultierende Integrationsniveau stellt eine zusätzliche Herausforderung für die Entwickler dar.

Zielstellung

Um den genannten Herausforderung in Zukunft besser begegnen zu können, die Effektivität der Erstellung von Steuerungssoftware zu verbessern und gleichzeitig frühzeitig ihre Qualität abzusichern, scheint ein Überdenken des bisherigen Engineeringprozesses insbesondere für Steuerungssoftware einschließlich ihres Test notwendig.

Projektziel ist daher die Entwicklung eines innovativen Engineeringprozesses für das Entwerfen von SPS-Software für Verdichter- und Turbinenanlagen. Hierfür wird untersucht, wie sich die Methoden des klassischen Softwareengineerings auf die Entwicklung von Steuerungssoftware für verfahrenstechnische Automatisierungsanlagen übertragen lassen, insbesondere Konzepte der Objektorientierung.

Die Erprobung dieses Engineeringprozesses erfolgt prototypisch anhand der praxistauglichen Umsetzung von neuartigen, modellbasierten Verfahren zur Last- und Pumpgrenzregelung von Turboverdichtern. Die dafür notwendigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden am Institut für Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik im Rahmen des Projektes durchgeführt.

Publikationen

Robert Ritschel, Jens Jäkel: Vorsteuerungsbasierte Regelung für Radialverdichter. in: Proc. 12. Konferenz für Angewandte Automatisierungstechnik in Lehre und Entwicklung AALE 2015, 05./06.03.2015, Jena, S. 223-232. ResearchGate

Robert Ritschel, Jens Jäkel, Rico Schulze: Vorsteuerungsbasierte Regelung für Radialverdichter. atp edition, 3/2016, S. 44-53

Projektdaten

Projektleiter

Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel

Mitarbeiter

M. Sc. Robert Ritschel

Laufzeit

01/2014 - 11/2016

Kooperation

AviComp Controls GmbH, Leipzig

Förderung

ZIM