Prozesskontrolle

Prozesskontrolle bezeichnet die Beeinflussung von Prozessgrößen in technischen Systemen mit dem Ziel, Sollwerte durch Regelung stabil zu halten. Typische Prozessvariablen sind Temperatur, Druck, Durchfluss, Füllstand, Konzentration oder pH-Wert. Regelkreise nutzen Sensoren, einen Regler und ein Stellglied, um den Prozess gegen Störungen zu stabilisieren.

Der Istwert wird gemessen, mit dem Sollwert verglichen und der Regler erzeugt eine Stellgröße, die dem Prozess wirkt. Häufige Architekturen sind Feedback-Regler (PID), On/Off-Regler sowie Mischformen wie Feedforward, Cascading oder Mehrstufenregelungen. Moderne Systeme verwenden modellbasierte Ansätze wie Model Predictive Control (MPC).

PID-Regler sind Standard in vielen Branchen und liefern Proportional-, Integral- und Differentialanteile. Die Abstimmung von Kp, Ki und Kd erfolgt oft heuristisch (Ziegler-Nichols) oder automatisch. Modellbasierte Verfahren berücksichtigen die Dynamik des Prozesses; MPC plant Stellgrößen über einen Planungshorizont, um zukünftige Störungen zu kompensieren. Ergänzend gewinnen digitale Zwillinge, Fernüberwachung und datenbasierte Diagnostik an Bedeutung.

Anwendungen finden sich in Chemie, Öl und Gas, Lebensmittel, Energie, Wasserwirtschaft sowie in der Fertigung. Typische Aufgaben sind Temperaturregelung in Reaktoren, Durchfluss- und Füllstandskontrolle. Herausforderungen entstehen durch Nichtlinearität, Totzeiten, Rauschen und wechselnde Betriebsbedingungen, die Robustheit und Stabilität der Regelung betreffen.

Die Prozessregelung hat sich von einfachen offenen Reglern zu verteilten Automatisierungssystemen (DCS/SCADA) entwickelt. Aktuelle Trends umfassen vernetzte Systeme, digitale Zwillinge, Edge-Computing und datenbasierte Optimierung.

Siehe auch: Regelungstechnik, Prozessleittechnik, PID-Regler, Model Predictive Control.