Prozessteuerung

Prozessteuerung bezeichnet die Planung, Überwachung und Regelung technischer Prozesse, um festgelegte Zielgrößen wie Temperatur, Druck, Durchfluss oder Konzentration konstant oder innerhalb definierter Toleranzen zu halten. Sie verbindet Mess- und Regeltechnik mit Automatisierung, Informatik und oft chemischer oder mechanischer Prozesskenntnis.

Zentrale Bausteine der Prozessteuerung sind Sensoren zur Messung von Prozessvariablen, Stellglieder und Antriebe zur Beeinflussung des Prozesses sowie Regler, die Eingaben interpretieren und Stellgrößen erzeugen. In der Regel bilden Regelkreise das Kernprinzip: Offene Regelkreise arbeiten ohne Rückkopplung, geschlossene Regelkreise nutzen Messwerte aus dem Prozess, um Abweichungen vom Sollwert zu korrigieren. Der am häufigsten eingesetzte Reglertyp ist der PID-Regler, der proportional-, integral- und derivativante Anteile kombiniert. Ergänzend kommen Feedforward-, Kaskaden- oder modellbasierte Regelungen zum Einsatz.

Typische Architekturen in der Industrie sind DCS (Distributed Control System) und SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), oft unterstützt durch PLCs (Speicherprogrammierbare Steuerungen). Diese Systeme integrieren Mess-, Stell- und Regeltechnik, Logik, Alarmierung und Historisierung von Prozessdaten. Moderne Prozessteuerung nutzt zudem digitale Datenspeicherung, Zustandsüberwachung, Fernwartung und Analytik, um Effizienz, Qualität und Sicherheit zu erhöhen.

Anwendungsfelder reichen von der chemischen und petrochemischen Industrie über Energie- und Wasserwirtschaft bis hin zur Lebensmittel-, Metall- und Fertigungsindustrie. Herausforderungen sind die Modellierung der Prozessdynamik, Störungs- und Messrauschen, Verzögerungen und Sicherheitsanforderungen. Zukünftige Entwicklungen fokussieren auf prädiktive Regelung, MPC, Edge-Computing und vernetzte, resiliente Systeme.