2
azeotrope Gemische destillativ zu trennen, ist die Verwen- dung eines Zusatzstoffes (Extraktivrektifikation). Die Wahl des besten Zusatzstoffes wird häufig durch Gruppenbeitragsmethoden wie UNIFAC oder MOS- CED unterstützend getroffen. Bei Polymeren und hier vor allem verzweigten Verbindungen versagen diese Methoden. Die a priori- (d. h. ohne an existierende Stoffdaten approxi- mierte Strukturgruppen-Parameter) Berechnungsmethode COSMO-RS kann auch auf diese Systeme angewendet wer- den. COSMO-RS ist in der Lage, das chemische Potenzial einer Komponente durch Verknüpfung von quantenchemi- schen Rechenverfahren und Modellen der statistischen Thermodynamik a priori vorherzusagen. Am Beispiel eines hyperverzweigten Polyglycerins wird die Vorhersagemög- lichkeit von COSMO-RS gezeigt und die Anwendbarkeit für die Extraktivrektifikation des Gemisches Ethanol/Wasser anhand thermodynamischer Daten nachgewiesen. Abbildung. Molekularstruktur und Sigma-Profil der betrachteten C 17 H 36 - Isomere. Der Einfluss der dreidimensionalen Struktur des HyPol auf die Wirkung als Zusatzstoff wird diskutiert. Dazu werden binäre Dampf/Flüssig-Gleichgewichte des unver- zweigten Analogons des hyperverzweigten Polyglycerins betrachtet. Der Einfluss der Verzweigung wird am Beispiel des hyperverzweigten Polyglycerins erläutert. Das Ziel ist die Identifizierung der Molekülteile des hyperverzweigten Polymers, die für die Wirkung als Zusatzstoff bedeutend sind. Hierbei ist der quantenchemische Schritt der COSMO- RS-Rechnung ein wichtiges und sensibles Element. Er lie- fert unter anderem das Sigma-Profil eines Moleküls. Die Abbildung zeigt die Sigma-Profile und die verwendete Molekularstruktur verschieden verzweigter Isomere eines Kohlenwasserstoffes mit der Summenformel C 17 H 36 . Das Sigma-Profil ist die Häufigkeitsverteilung von Abschir- mungsladungen einer bestimmten Gröûe auf der Oberfläche eines Moleküls und der wichtigste Deskriptor für die im COSMO-RS-Modell abgeleiteten Beziehungen, die die elek- trostatischen Wechselwirkungen erfassen. Als Konsequenz wäre es dann möglich, Strukturen vorzugeben und che- misch maûzuschneidern. A.104 Neuronale Agenten in der Prozess- führung von Produktionsanlagen Dr.-Ing. Joachim Neumann* E-Mail: [email protected] Universität Dortmund, Lehrstuhl Umwelttechnik, Emil-Figge-Str. 70, D-44221 Dortmund. Die im Beitrag vorgestellten Arbeiten zielen auf eine intelli- gente Verdichtung der in Prozessleitsystemen von verfah- renstechnischen Anlagen zusammenlaufenden Informatio- nen ab. Neuronale Agenten werden zur Modellierung in der Verfahrenstechnik eingesetzt, wenn die Implementie- rung physikalisch begründeter Modelle aus folgenden Gründen nicht möglich ist. ± mathematische Modellvorstellung existiert nicht oder ist ungenau, ± kleiner Zeit- und Kostenrahmen, ± Echtzeitanforderung verbietet rechenintensive Prozedu- ren. Ausgehend von Labor- und Simulationsdaten eines diskontinuierlichen chemischen Prozesses wurde zu- nächst die Anwendbarkeit von offline arbeitenden neurona- len Agenten nachgewiesen. Störungen konnten gezielt auf den Standardbetrieb aufgeprägt und so die Funktionsfähig- keit des Überwachungssystems in unterschiedlichen Situa- tionen intensiv überprüft werden. Nach Übertragung des gleichen chemischen Prozesses vom Labor- in den Techni- kumsmaûstab arbeitete des Überwachungswerkzeug auch online wie erwartet. Daraufhin wurde der gleiche chemische Prozess in den Technikumsmaûstab übertragen und das Überwachungswerkzeug erfolgreich online angewendet. Als Vorbereitung für eine Anwendung an einer industriellen Produktionsanlage erfolgte bereits in diesem Stadium der Entwicklung die Integration der neuronalen Agenten in das Prozessleitsystem SIMATIC PCS7. Zur abschlieûenden Prüfung wurden die neuronalen Agenten an eine pharma- zeutische Wirkstoffproduktion im Mehrkubikmeter-Maû- 1002 Chemie Ingenieur Technik (75) 8|2003 Computational Chemical Engineering

Neuronale Agenten in der Prozessführung von Produktionsanlagen

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Neuronale Agenten in der Prozessführung von Produktionsanlagen

��������� ���� � ��������� �� �������� �� �� ����������� ���� ������������� ���������������������

� !� � ��� "����� ������������� ��� #������� �������"�������� ���� �� $%&'() ���� *+,�)� �������-����� ���������� .� /��0���� ��� �� ������� ���������� ���"������� �������� ���� *�� ����� � � ����� ��� � � �� �� ���������� ,��������� ����������� ,���������������/�������� .���� ������� ���)+,*+�1, ���� ��� ��� ���� ,0���� ���������� �������� )+,*+�1, �� � ��� 2���� ��� � ��� � /����������� 3�������� ���� �����-����� ��� 4������� ���� �� 1�� ������� ��� ��� *������� ��� �������� ��5 ����0��� � ���� ��� ���������� ( .����� ���� 0������������� /��0��0����� ��� �� ��� ������6���� ��� ��� )+,*+�1, ������ ��� �� (�����"����� �-��� ������������������ ��� ���� �� �� ����7!������� ��� � ����0���� �� ���� ��� ��������

����������������������� ��� ����������� ��� ��������� ��������������

�� ������� ��� ������������� ,������� ���80/�� ��� �� !����� ��� ����������� ��� ��������� ��������� "�#�� ���7'�-�������� ���� �� ��� ������������� (�������� ��� 0������������� /��0��0�����"����� ���� �� ������� ��� ���������� ��� � .�������� 0������������� /��0��0����� ���#������ �� ��� ���� &����������� ��� *����-����� ��� 0�������������

/��0���� �� �-� �� !����� ��� ����������� "������������ 8��"� �� ��� 4������� ��� � ,� ��� ��� )+,*+�1,�1�� ���� �� �� ���� ��� ����"��� ������� �� ������� ����� ������ ��� ,���/���� ���� *����-��� �(""����� ���� �� ,���/����� ��� �� ����������*���������������� ����� ���� ���������� &����� ����3� ���������������� � ��� ,�������� )9:8;<� ��,���/���� �� �� 8#���������������� ��� ("�� �������������� ���� "������ ��6=� ��� ��� +"����#� ����� *����-�� ��� ��� �� ����� �������� �-� �� )+,*+�1,�*����� �"��������� .��� ������ �� �� �������������� �� !�� ����������� ��������� (�� 3����4�����#�� �� ���� 6��� � ,��������� �������"�� ��� � ���� �=���� �������

�����

��������� ����� �� �� �������������� ��� ��� �������������

� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

��*��> ?�������@����������������

$������#� ������� 2� ���� � $������� ������'����,��� :A� �BBCC9 �������

� .����� ������������� (�"���� ����� ��� ��� ����������� ����� ���� ��� � /����������0����� ��� ����� �������� ��� �� (������ ��������������� &����������� �"�

%�������� (������ ������ ��� *���������� ���� ����� ������� �� ���������� ���� �� &������������ � 0������ "���-������ *������ ��� �����������-���� �� � 6��� ���D �� ����� � *���������������� ������� �� � ���� ����������

D ������ ���� ��� 3������� ���D �� ��������������� ���"���� ��� ��������� /�����������

(���� ��� ��� 2�"��� ��� ,���������������� ������������ �� � ��� �� /�������� ����� ����#� �� �� (�����"����� ��� ������ ��"������� ����������� (������ ��� �������� ,�6������ ������� ������ ������ ,�������"����" �������#�� ��� �� �� '��������# ����� ��� E"����� �����0���� � ������� ���� �� ,��������� ������ -"����-�� ������� %�� E"��������� ������� �� � ��� �� /�������� �� 2�"��� � ��� 5�� ������=���" ��"����� ��� E"����� ������������ ��� ����� �� ��������� ����� � ����� ��� ���� � � ��� �/������ � ��� 5�� �����=���" -"�������� ��� ���E"����� ������������ ��������� ����� ����������� (�����"������� �-� ��� (�������� �� ���� �����������/��������������� �������� "����� � ���� ,���� ������������� �� &��������� ��� ���������� (������ � ���/����������0��� ,&*(5&) /),:� ��� �"�� ��=�����/�-���� ������ �� ���������� (������ �� ��� � ���������� � !���������������� *� ���"������*�=�

9AAC������ ��������� ������� �!" � � ����

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

Page 2: Neuronale Agenten in der Prozessführung von Produktionsanlagen

���" �������� ��� (""� �"��� ��� 2���������� ����"������� "����"��� *� ����� $������� �� ��� /�����0� ����� ����� .���� �� ��� ����� ������� �� ������"����!�������� ��� ��������-"����� ��� ��� /����������������� ���� ����� ������� (������"������ �6���� �� ������������ ,��������������� �� /������ "��� !��������� �� ����� ��� (""� ������� ������ "������� � ,��������� ��� $����"���������� ���� ���� �� � �������/�������"���� ������� ������ �6����� %�"�� �� 6������� �� ����� ������ �� 6������� �� ������� ������������� ,������� �����

���������

F9G H� %������ 8� '� ������� /������ *�������� ) ���� /����� $��� %����� %�������� ������������ ���� ��� � ������ �� ����������� ���> .� 1���� �� &����������� )����������:� '���0 �0� ������ ����� /���������2%),� I:9�

FCG H� %������ 3� ,� ������.������ 5� !���� �� ���"���� ,� ,� �-���� $��������� �� /��������- ���� ��� ����������������� � ) ���������� � ���������� %������ ������������A91�JIA979�

�����

������������� �� ��� !������"��#��� �� $������%&����� ��������%�� �� ����� �����������������������

� � ' � � � � � � $ � ( � � � � � � � � �

��*��> 1�3�������@����������������

� �� � � � � � � � � � � � � �

� � � � � � �� � � � � ) � !� � � � � � � � '

$������#� ������� '�� "���� ) ����� ���2� ���� � $������� ��� ���'����,���=� :A� �BBCC9 �������

&� ��� ����� ������ ����� ���������������� �1�(� �-��� ����������� 3��������� ������ � ��� ���� ��� 8������#�� � ,��- �#�� �� ���������� � ����� ���� � ������������ ��� 1������ ��� 3- ���� ��� ("���� ��������� �� 1��� ��� ���� ���6� ��� ,��- ����� "���� ������ � ����� �"���� � ����������� ���� �� � -������ �����- ��� ��� !��� ��������� "���-��� ���� ����"���� ��� �������� �������� ��������� ����������� ��� ��� 6��� �� ���� #=�� ��������� ��� -��� K����� ��� ��� ��� ��� ("������������� �� ��������'-� �� (�������� ��� +������� ��� ������ 1��� �����#�� � ��� �������� *������ ��� (��#��� ��� .��� ���"��� ��� �������� ���� �������6��� !#�� �� ���������� � !#�� �� ����������� -����0��� �������� (�������� "���������� ����� ����� �� ������������ '�-��������"����#� �� �� ����-�"��� ,������������ ���#� � ��� �� 1��� ������������ !#�� ��� *� 8������� ������������� ,��6����������� � )'L�M�<���� ��������� ������ �� �� ,��6��������#��� !#�� �� ���������� ��� ��� (������� -"�� ������������ *�=�� �� �� ������ �� ��� ���� ��������� ���1��� ����� K����� ��� "������ ��� (""���

���������#�����$�������� ��� %��$���&�� ��� ��'���� ���� ��()���� �� ����� ���������� *+��������

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 9AA;������ ��������� ������� �!" � � ����