E3ICP – Embedded Energy Efficiency Industrial Controller Platform

Industrielle verfahrenstechnische Prozesse wie Energieanlagen (Kraftwerke) und Produkti-onsanlagen aller Branchen erreichen ihr Effizienzmaximum (Energieverbrauch, Produktaus-beute und Wirtschaftlichkeit) meist am Limit der Anlagenauslegung. Da die Anlagen in diesem Bereich auf Grund wirksamer Sicherheits- und Prozessbeschränkungen besonders schwierig zu regeln sind, soll mit dem E3ICP eine für möglichst viele Automatisierungssysteme einsetzbare Reglerplattform für Optimierungsregelung auf Basis des IEC 61499 Standards entwickelt werden. Bisher werden zur Prozessoptimierung Regelalgorithmen wie mo-dellprädiktive Regler (MPC) vorwiegend als Add-Ons zu bestehenden Prozessleitsystemen implementiert. Hierbei entsteht zusätzlicher Aufwand für Daten-Kommunikation, Instandhal-tung und Lizenzkosten, sowie mangelnde industrielle Robustheit aufgrund der Installation auf PC Systemen. Der Einsatz moderner optimierender Regelalgorithmen ist durch hohe Anfor-derungen an die Softwarearchitektur und die Rechenleistung der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) gekennzeichnet. Diese Anforderungen an die Rechenkapazitäten und das Echtzeitverhalten der Anlagensteuerung bzw. Regelung haben es mit den bisherigen techni-schen Methoden nicht zugelassen diese Optimierungsalgorithmen zuverlässig auf industrie-tauglichen Steuerungen laufen zu lassen, und so in einer hochverfügbaren Hardwareumge-bung zu betreiben. Der Standard IEC 61499 für die Programmierung von Steuerungen stellt nun jedoch Grundlagen zur Verfügung diese komplexen Algorithmen unter optimaler Ausnut-zung der verfügbaren Rechenleistung (Ressourcen) auf speicherprogrammierbaren Steue-rungen mit entsprechenden Echtzeitbetriebssystemen direkt lauffähig zu machen. Ziel des Projektes ist es modellprädiktive Regelung (MPC), Fuzzy Expertensysteme, Internal Model Control und stationäre Arbeitspunkt (Fahrweisen) Optimierung in Form einer Reglerbibliothek für die Anlagenoptimierung verfügbar zu machen. Diese Reglerstrukturen eignen sich be-sonders um die vielfältigen Randbedingungen und Forderungen nach stabilem Betrieb von Anlagen, auch unter schwierigen Bedingungen und bei Anwesenheit von Störungen, am Wirkungsgradmaximum effektiv erfüllen zu können. Durch die modulare Struktur, die Verwendung des IEC 61499 Standards und flexible Li-zenzmodelle der E3ICP Reglerbibliothek wird ein breiter Einsatz zur Effizienzoptimierung industrieller Prozesse in modernen Automatisierungssystemen verschiedener Hersteller er-möglicht werden. Die Nutzung der Potentiale zur Optimierung von Industrie- und Gewerbe-anlagen mittels Implementierung von E3ICP durch die Projektpartner aber auch externe Sys-temintegratoren als Lizenznehmer tragen somit signifikant zur Steigerung von Energie- und Ressourceneffizienz verfahrenstechnischer Anlagen bei.