DE1549397B2

DE1549397B2 - Verfahren zur automatischen steuerung chemischer anlagen

Info

Publication number: DE1549397B2
Application number: DE19671549397
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Phys. Dr. 4370 Mari Amrehn
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1967-06-16
Filing date: 1967-06-16
Publication date: 1972-09-14
Also published as: US3636331A; DE1549397A1; FR1567765A; GB1220156A

Description

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geordnete Rechner eines Zweirechnersystems die seinem Massenspeicher, einem Trommel- oder Schei-Steuerung der Verfahrensabläufe durchführt, wirkt benspeicher, verbunden; so Rechner 1 mit seinem sich der Nachteil des beschriebenen Systems als Ver- Massenspeicher 3 und Rechner 2 mit seinem Massenlust der Steuerfunktionen aus, was bei dieser Art der speicher 4. Die Datenkanäle 5 und 6 der beiden Rech-Prozesse mindestens einem Produktionsstopp gleich- 5 ner treffen sich in der Datenfluß weiche 7, in die auch kommt. der Datenkanal 8 mündet. In dieser Datenflußweiche Die Vorteile der Zweirechnersysteme, die in der erfolgt die Umschaltung der Wege für Informationen Weiterführung der chemischen Prozesse beim Ausfall und Befehle.

eines Rechners bestehen, zu erhalten und gleichzeitig An dem Datenkanal 8 sind der Leitstand und die die Nachteile der bisher bekannten Zweirechner- 10 Chemieanlage angeschlossen. Er teilt sich dort in systeme bei der Anwendung auf diskontinuierliche verschiedene Kanalzweige 10 bis 17 auf. Dabei führt Prozesse zu vermeiden, ist die Aufgabe der vorliegen- der Zweig 10 zur Anzeige- und Bedienungstafel im den Erfindung. Leitstand, der Zweig 11 zum Schreibdruckwerk oder Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- zur Schreibmaschine. Die Zweige 12 bis 14 sind Einlöst, daß vorzugsweise zwei gleiche, mit je einem 15 gänge für analoge Meßwerte, für Rückmeldungen Massen- und Arbeitsspeicher ausgerüstete Rechner über die Ventilstellungen und für die Meßimpulse parallel betrieben werden, über eine Datenflußweiche der Volumenzähler. Der Zweig 15 ist Ein- und Ausmit der chemischen Anlage verbunden sind und jeder gang für die direkte digitale Regelung und die Zweige Rechner das gleiche Arbeitsprogramm besitzt, wel- 16 und 17 sind Ausgänge für die Ventilsteuerung, ches entsprechend dem zu betreibenden chemischen 20 wobei über den Zweig 16 nur »Öffnen«/»Schließen«- Verfahren in Arbeitsprogrammphasen gegliedert ist, Befehle laufen, während der Zweig 17 Analogausdie in ihrer Gesamtheit das Arbeitsprogramm bilden, gänge für die kontinuierlich zu verstellenden Heizwobei der chemische Prozeß in Verfahrensschritte und Kühlmittelventile (siehe auch F i g. 2, Position 41 aufgeteilt ist, mehrere Verfahrensschritte zu Verfah- und 43) der jeweiligen Reaktionsbehälter besitzt. Die rensphasen so zusammengefaßt sind, daß sie dem Ab- 25 Pfeile an allen Datenkanälen zeigen an, in welcher lauf und den Sicherheitsanforderungen des Prozesses Richtung die Informationen bzw. die Befehle fließen, gerecht werden und für das Arbeitsprogramm der In die Arbeitsspeicher der Rechner wurde eingege-Rechner geeignet sind, daß weiterhin wesentliche Ar- ben, daß nur ein Rechner, beispielsweise der Rechbeitsschritte zu Beginn der Verfahrensphasen stehen, ner 1, als Arbeitsrechner dominiert und die gesamte jede dieser Verfahrensphasen ohne Schaden für den 30 Regelung, Steuerung und Optimierung des chemischen chemischen Prozeß wiederholbar ist, die Summe aller Prozesses durchführt und auch die wichtigen Infor-Verfahrensphasen dem Arbeitsprogramm der Rech- mationen schließlich im Massenspeicher abspeichert, ner entspricht, der eine Rechner (Arbeitsrechner) die während der andere Rechner als Reserverechner Ie-Anlage aktiv steuert und regelt, der andere (Reserve- diglich den Prozeß verfolgt, indem er vom Arbeitsrechner) von dem ersten alle Daten über den Pro- 35 rechner über den Datenkanal 5, die Datenflußweiche7 zeßablauf übermittelt bekommt und beim Ausfall des und den Datenkanal 6 die notwendigen Informatio-Arbeitsrechners zur störungsfreien Weiterführung des nen erhält und seinerseits ebenfalls die wichtigen InProzesses den Prozeß aktiv übernimmt, indem er die f ormationen in seinem Massenspeicher speichert,
letzte nicht vollständig abgearbeitete Arbeitspro- Der Arbeitsrechner steuert auch die Datenflußgrammphase und somit die ihr entsprechende Ver- 40 weiche, und zwar so, daß einerseits seine Befehle fahrensphase von Beginn an wiederholt. über die Kanäle 5 und 8 in die Chemieanlage, die In-Im Gegensatz zum Stand der Technik werden bei formationen aber an den Leitstand gehen und Rückdem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatischen meidungen sowie Meßdaten von der Chemieanlage Steuerung und Regelung vor allem diskontinuierlicher oder sonstige Informationen von dem Leitstand in chemischer Prozesse zwei vollkommen gleiche Rech- 45 den Arbeitsrechner gelangen, und daß andererseits ner verwendet, die zusätzlich zum Arbeitsspeicher mit der Reserverechner über die Kanäle 5 und 6 Inforje einem Massenspeicher ausgerüstet sind und parallel mationen und Daten von dem Arbeitsrechner empbetrieben, so daß jeder der beiden Rechner gleich- fängt.

zeitig mit den D. D. C.-Aufgaben auch die Steuerungs- Im Normalfall, wenn Rechner 1 als Arbeitsrechner

funktionen erfüllen kann und einen vollständigen Er- 50 voll in Betrieb ist, stellt die Datenflußweiche keine

satz für den anderen Rechner darstellt. direkte Verbindung von der Chemieanlage und dem

Die Abbildungen zeigen eine Ausführungsform des Leitstand zum Reserverechner 2 her. Die Betriebs-

erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel einer dis- fähigkeit des Arbeitsrechners bzw. des jeweils aktiven

kontinuierlichen Polymerisationsanlage für Polyvinyl- Rechners wird von dem am Datenkanal 8 liegenden

Chloridherstellung. 55 Systemüberwachungselement 9 in Bruchteilen von

F ig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Sekunden ständig überprüft. Tritt am Arbeitsrechner

Anordnung der Rechner zueinander, zur Chemiean- — Rechner 1 — eine Störung auf, so schaltet das

lage und zum Leitstand; Systemüberwachungselement 9 in der Datenfluß-

Fig. 2 gibt schematisch eine Anlagenreihe einer weiche 7 den Datenkanal 8 mit dem Datenkanal 6

Chemieanlage wieder, die aus einer Dosiereinheit, 60 zusammen, so daß der Reserverechner—Rechner2—

einem Ansatzbehälter und mehreren, unabhängig von- nun als aktiver Rechner voll in Aktion tritt, d. h.

einander betriebenen Reaktionsbehältern besteht; nicht nur die Regelung, der gesamten Chemieanlage,

F i g. 3 zeigt den Verlauf der geregelten Tempera- sondern auch die Steuerungsaufgabe und die Ab-

tür für die Polymerisation des Vinylchlorids in einem speicherung wichtiger Daten übernimmt.

Reaktionsbehälter. 65 Die lückenlose Übernahme der Funktion des Rech-

j Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, arbeiten die Pro- ners 1 durch den Rechner 2 ist deshalb möglich, weil

! zeßrechner 1 und 2 parallel. Jeder Rechner ist durch beide Rechner in ihrem Massenspeicher jeweils voll-

! Verbindungsleitungen — Datenkanäle genannt — mit ständig das ganze Arbeitsprogramm zur Verfügung

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haben und weil die Arbeitsspeicher der beiden Rech- ragt der Temperaturfühler 46 in den Behälter tief ner in ihren Teilbereichen mit jeweils den gleichen hinein. In der Fig. 2 ist der Rührer mit Ablaßlei-Arbeitsprogrammabschnitten aus dem Massenspeicher tung und Ablaßventil nicht bezeichnet, die Zuf ühgeladen sind und auch die für die Regelung notwen- rungsleitung für Stickstoff und die Stoppflüssigkeit digen Meßwerte in gleicher Weise aufgenommen s sind weggelassen.

haben. Das heißt, der Reserverechner — Rechner 2 — Die F i g. 3 zeigt den Verlauf der Temperatur im

verfolgt aufgrund der ständigen Information durch Reaktionsbehälter. Der Rechner beginnt zum Zeit-

den Arbeitsrechner, die in den verschiedenen Reak- punkt t₀ mit der Temperaturregelung, indem er über

toren ablaufenden Prozesse und hat damit zu jedem Servomotoren das Heizmittelventil ganz öffnet, um

Zeitpunkt ein vollständiges Bild aller Vorgänge in io den ständig gerührten Ansatz möglichst schnell auf

der Chemieanlage. die Polymerisationstemperatur — in Fi g. 3 mit T₅₀,,

Im vorliegenden Beispiel besteht diese Anlage aus bezeichnet — zu bringen. Die Behältermanteltempe-10 Reihen mit je 8 Polymerisationsreaktoren. Die ratur T₀ — in F i g. 3 strichpunktiert gezeichnet — F i g. 2 stellt eine solche Reihe mit 6 Reaktionsbe- nimmt schnell die Temperatur des Heizmediums an. haltern dar. Aus den Einsatzstoffen A bis E muß bei- 15 Die Ansatztemperatur T, gemessen mit dem Fühler spielsweise ein Polymerisationsansatz im Ansatzbe- 46, — in F i g. 3 durchzogen gezeichnet — folgt rehälter 21 hergestellt werden, der dann in einem von lativ träge. Ihr eilt jedoch der DruckP — in Fig. 3 den 6 hier gezeichneten Polymerisationsbehältern 22 gestrichelt gezeichnet — voraus. Da sämtliche Einbis 27 geleitet wird und dort bei der Reaktionstempe- satzstoffe in flüssiger Phase vorliegen, entspricht der ratur von 40 bis 80° C und dem Reaktionsdruck von 20 Druck P, dem Dampfdruck der heißesten Teilvolu-6 bis 12 ata in der Zeit von 8 bis 34 Stunden poly- mina des Ansatzes. Hat nun der Druck den WertP_so;, merisiert. den Dampfdruck entsprechend der Polymerisations-

Im folgenden sei der allgemeine Ablauf der Steue- temperatur T_soll zum Zeitpunkt t_t erreicht, schließt

rung eines Polymerisationsansatzes skizziert: der Rechner das Heizmittelventil 41 so weit und öff-

Ist der Ansatzbehälter 21 leer und sein Auslaß- 25 net das Kühlmittelventil so weit, daß sich in dem Beventil 28 geschlossen, so läßt der Rechner ent- hältermantel 38 eine konstante Temperatur T₀ einsprechend der verlangten Produkttype nach der in stellt, die um einen vorher gewählten Betrag, z. B. seinem Massenspeicher vorhandenen Rezeptur durch 7° C, unter dem Wert der Polymerisationstemperatur Öffnen einzelner Ventile 29 _A bis 29_£ die flüssigen T_soU liegt; denn die exotherme Polymerisationsreak-Einsatzstoffe A bis E in den Ansatzbehälter 21 laufen. 30 tion ist bereits angesprungen, und es ist für die Die jeweiligen Mengen werden durch die entsprechen- späteren Eigenschaften des Produktes ungünstig, den Volumenzähler 30_Λ bis 30_£, die Zählimpulse an wenn ein Teilvolumen oder der ganze Ansatz überden Rechner geben, ermittelt und das jeweilige Ven- hitzt wird, wie das beispielsweise beim Uberschwintil 29 ₄ bis 29_£ nach der vorgegebenen Menge wieder gen der Ansatztemperatur über die gewünschte Polygeschlossen. Der Ansatz wird nun im Ansatzbehälter 35 merisationstemperatur T_soU der Fall wäre,
durch Rühren homogenisiert. Nachdem der Ansatz zum Zeitpunkt t₂ die PoIy-

Dadurch, daß der Rechner alle Informationen von merisationstemperatur T_soll angenommen hat, setzt der Anlage erhält, weiß er, welcher Polymerisations- der dritte Teil des Temperaturregelprogrammes ein, behälter 22 bis 27 leer ist, gespült wurde, die Druck- indem der Rechner durch weiteres Schließen des probe bestanden hat und nun aufnahmebereit für den 40 Heizmittelventils 41 und weiteres Öffnen des Kühlnächsten Ansatz ist. Nehmen wir an, das wäre der mittelventils 43 nach der Art eines Kaskadenreglers Polymerisationsbehälter 27. Der Rechner öffnet die die Ansatztemperatur T auf dem Wert T_son hält, wo-Ventile 28 und 37, und der Einsatz gelangt in den bei zur Abführung der Polymerisationswärme die BeBehälter. Der Rechner erhält die Meldung »Ansatz- hältermanteltemperatur T₀ entsprechend der strichbehälter leer«, schließt die Ventile 28 und 37 und be- 45 punktierten Kurve absinkt.

ginnt mit der Regelung des Polymerisationsablaufes Alle Reaktionsbehälter der Anlage werden unab-

im Polymerisationsbehälter 27. hängig voneinander und nach dem soeben am Beispiel

Die Produktgüte wird wesentlich von der genauen des Behälters 27 beschriebenen Programm gesteuert

Einhaltung der vorgegebenen Polymerisationstempe- und geregelt. Das ist deswegen möglich, weil der Ar-

ratur bestimmt. Deshalb wurde ein Temperaturregel- 50 beitsspeicher des Rechners in voneinander unabhän-

programm für diesen exothermen Polymerisations- gige und gleiche Arbeitsbereiche aufgeteilt ist, wobei

prozeß ausgearbeitet. Diese Temperatur-Regelung jedem Reaktionsbehälter ein solcher Bereich zuge-

läßt sich nur mit einem Digitalrechner vorteilhaft ordnet ist.

durchführen, nicht dagegen oder aber nur sehr schwer Der ganze chemische Prozeß — im oben beschrie-

mit konventionellen Reglern. 55 benen Fall die Polymerisation — ist entsprechend

Der Polymerisationsbehälter 27 ist mit einem Heiz-/ seinem Ablauf und seinen Sicherheitsanforderungen Kühlmantel 38 ausgerüstet. Das Heiz-/Kühlmedium in einzelne Arbeitsschritte aufgeteilt, die in Form von wird durch eine Umlaufpumpe 39 so schnell umge- Befehlen und Rückmeldeabfragungen, in Form von wälzt, daß zwischen Ein- und Auslaufstutzen kein Meßergebnissen und Zählimpulsen dem Rechner eingroßes Temperaturgefälle entsteht. Über die Leitung 60 programmiert bzw. eingegeben werden. Sollte der 40 mit dem stetig verstellbaren Ventil 41 kann dem Rechner den ganzen Prozeßablauf bzw. die ganzen Heiz-/Kühlmantel 38 ein Heizmedium und über die Prozeßabläufe der vielen angeschlossenen Reaktions-Leitung 42 mit dem ebenfalls stetig verstellbaren behälter aus seinem Arbeitsspeicher — einem Kern-Ventil 43 ein Kühlmedium zugeführt werden. Der speicher — steuern und regeln, so müßte dieser Spei-Ablauf des Heiz- bzw. des Kühlmediums erfolgt über 65 eher sehr groß sein, was entweder technisch nicht einen Überlauf, der durch 44 symbolisiert ist. An möglich ist oder die Wirtschaftlichkeit der Anlage in den Behälter 27 ist ein Druckaufnehmer 45 ange- Frage stellen würde. Es ist bekannt, hierfür den Arschlossen; zur Messung der Temperatur des Ansatzes beitsspeicher nur mäßig groß auszulegen und dem

Rechner einen Massenspeicher als Scheiben- oder mieden oder falsche Befehle annulliert, die der deTrommelspeicher zuzufügen. fekte Rechner unmittelbar vor seiner Außerbetrieb-

Mehrere Arbeitsschritte des chemischen Prozesses nähme gemacht haben kann. Nur in Grenzfällen kann sind zu größeren Einheiten, im folgenden Phasen ge- die kurz vor dem Ausfall in Abarbeitung befindliche nannt, zusammengefaßt, und die Summe aller Phasen, S Phase nicht wiederholt werden, nämlich dann nicht, das Arbeitsprogramm, ist im Massenspeicher ge- wenn die Phasengrenze gerade erreicht wurde und der speichert. Der Rechner übernimmt durch einen ent- Befehl zur Umladung des entsprechenden Arbeitssprechenden Abfragebefehl eine Phase aus dem Speicherbereiches an den Reserverechner gegeben Massenspeicher in den Arbeitsspeicher, arbeitet diese wurde.

Phase ab, gibt sie in den Massenspeicher zurück und io Auf diesen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens

übernimmt die nächste Phase vom Massenspeicher in muß bei der Einteilung des chemischen Prozesses in

den Arbeitsspeicher, um diese nun abzuarbeiten. die einzelnen Phasen Rücksicht genommen werden,

Während der Polymerisation speichert der Rechner nämlich diese müssen von jedem Arbeitsschritt aus

die für die Produktqualität und deren Überprüfung wiederholbar sein, und am Ende einer Phase muß

notwendigen Daten im Massenspeicher ab, um ent- 15 ein relativ unwichtiger Befehl stehen, damit, wenn bei

weder in einem bestimmten zeitlichen Rhythmus, Phasenwechsel der aktive Rechner ausfällt und dieser

z. B. alle 24 Stunden, oder auf Abruf mittels des letzte Befehl der vorangegangenen Phase verfälscht

Schreibdruckwerkes ein Protokoll auszudrucken. So wird oder untergeht, der jeweilige Prozeßablauf nicht

wird jedem Ansatz eine Chargennummer gegeben. Es gestört oder fehlgeleitet wird.

werden die tatsächlichen Mengen der verwendeten 20 Für die Wiederholbarkeit ist die richtige Phasen-Einsatzstoffe registriert; es wird festgehalten, in wel- einteilung wichtig. Beispielsweise sei in groben Zügen chem Polymerisationsbehälter der Ansatz polymeri- das Arbeitsprogramm vor dem Beschicken eines siert wird; es wird der Anfang und später das Ende Reaktionsbehälters mit einem neuen Ansatz wiederder Polymerisation uhrzeitmäßig registriert, und es gegeben. Es erfolgt eine Prüfung des Polymerisationswerden sämtliche Unregelmäßigkeiten für das Proto- 25 behälters auf Überdruck, dann eine Absaugung des koll gespeichert, damit man später den Fehler ermit- Prüf gases mit Hilfe einer Vakuumanlage und nach teln kann, wenn das Produkt nicht entsprechend den erfüllten Prüfbedingungen meldet der Rechner, seiner Spezifikation ausgefallen ist. daß der Polymerisationsbehälter zur Aufnahme eines

Wie oben beschrieben, sind bei dem erfindungsge- neuen Ansatzes bereit ist. Ist im Ansatzbehälter ein

mäßen Verfahren zwei gleichartige Rechner parallel 30 Ansatz vorbereitet, werden die entsprechenden Ven-

geschaltet, wobei einer als Arbeitsrechner die Chemie- tile geöffnet und der Ansatz fließt in den Polymeri-

anlage aktiv regelt und steuert, der andere Rechner sationsbehälter. Dies dauert je nach Produkttyp

den Prozeßablauf mit verfolgt und hierzu wichtige 20 Minuten bis 3 Stunden. Die Phasengrenze muß

Informationen aus der Chemieanlage von dem Ar- hier zwischen der Meldung »Polymerisationskessel

beitsrechner mitgeteilt bekommt. Diese speichert er 35 zur Aufnahme eines neuen Ansatzes bereit« und dem

ebenso wie der Arbeitsrechner auf den vorgesehenen Befehl »Rufe Ansatz vom Ansatzbehälter ab« liegen.

Plätzen im Arbeits- oder Massenspeicher ab. Wäre hier keine Phasengrenze und würde der Arbeits-

Hat nun der Arbeitsrechner eine Phase in einem rechner während der Zeit ausfallen, während der AnArbeitsbereich — beispielsweise für den Prozeß in satz in den Polymerisationsbehälter läuft, so würde einem Reaktionsbehälter — abgearbeitet, so meldet 4° der Reserverechner, der immer bei Phasenbeginn er dies dem Reserverechner. Dieser gibt die gerade einsetzt, anfangen mit dem Befehl »Öffne Vakuumvom Arbeitsrechner abgearbeitete Phase aus seinem ventil« zwecks Absaugen des Prüfgases. Dieser PoIy-Arbeitsspeicherbereich an seinen Massenspeicher zu- merisationskessel würde so für lange Zeit ausfallen, rück und lädt die nächste Phase in den Bereich seines da es geraume Zeit dauert, bis die ganze Menge des Arbeitsspeichers. Hat er das gemacht, meldet er dies 45 schon in den Behälter gelaufenen Ansatzes verdampft dem Arbeitsrechner, der nun seinerseits erst die ab- und über die Vakuumpumpe weggefördert worden gearbeitete Phase in den Massenspeicher zurückgibt, ist, ganz abgesehen davon, daß der wertvolle Ansatz die nächste in seinen Arbeitsspeicherbereich über- verloren geht und die von der Vakuumpumpe abgenimmt und sie dann unverzüglich abarbeitet, wäh- gebenen Gase eine Gefährdung darstellen,
rend der Reserverechner bei Phasenbeginn verharrt, 50 Liegt die Phasengrenze hingegen — wie angegees sei denn, Zeitabläufe sind in Gang zu setzen oder ben — richtig, würde bei der Übernahme durch den Informationen zu speichern. Hat nun der Arbeits- Reserverechner und bei damit verbundenen erneutem rechner diese Phase wieder abgearbeitet, lädt auf die Phasenbeginn sich im Prozeßablauf nichts ändern, entsprechende Meldung hin — wie oben beschrie- denn der erste Befehl dieser Phase wäre dann »Öffne ben — erst wieder der Reserverechner seinen Arbeits- 55 Einlaßventil des Polymerisationsbehälters und Ausspeicherbereich auf die nun folgende Phase um, mel- laßventil des Ansatzbehälters« und die entsprechende det dies dem Arbeitsrechner, der dann auch seinen Frage »Ist das Einlaßventil des Polymerisationsbe-Arbeitsspeicherbereich umlädt und die neue Phase hälters und Auslaßventil des Ansatzbehälters offen«, abzuarbeiten beginnt. Da diese Frage bejaht wird, ist der Prozeßablauf

Fällt nun der Arbeitsrechner während des Ab- 60 wieder an der gleichen Stelle wie vor dem Ausfall des

arbeitens einer Phase bei irgendeinem Arbeitsschritt Arbeitsrechners. Er steht nun vor der Frage »Ist der

aus, so schaltet das Systemüberwachungselement 9 Ansatzbehälter leer«. Erst wenn diese Frage bejaht

die Datenflußweiche 7 um, so daß nun der Reserve- wird, läuft der Prozeß weiter ab.

rechner die ganze Chemieanlage aktiv steuert und War nun ein Rechner ausgefallen, womit etwa alle

regelt. Er fängt hiermit in jedem Falle, also für je- 65 2000 bis 3000 Betriebsstunden, d. h. 4 mal im lahr,

den einzelnen Reaktionsbehälter für alle anderen von zu rechnen ist, und ist er repariert, wird er wieder

ihm übernommenen Anlageteile bei Beginn der je- zugeschaltet. Durch Abfragen des aktiven Rechners

weiligen Phase neu an. Dadurch werden Fehler ver- nimmt der neu zugeschaltete Rechner in alle Bereiche

seines Arbeitsspeichers die Phase auf, die in dem jeweiligen Reaktor gerade abgearbeitet wird. Ferner läßt er sich alle wichtigen Informationen übermitteln, die zur Zeit im aktiven Rechner gespeichert sind und speichert sie selbst je nach ihrer Zuordnung an die vorgesehenen Plätze in seinem Arbeits- und/oder Massenspeicher ab. Hat er so ein vollständiges Bild der Prozeßabläufe und der sonstigen, von dem Rechner kontrollierten Vorgänge in der Chemieanlage erhalten, dann erst wird unterschieden, ob der Arbeitsrechner oder Reserverechner wieder zugeschaltet wurde.

Ist der Arbeitsrechner zugeschaltet worden, so macht er die ihm einprogrammierte Vorrangigkeit geltend, steuert die Datenflußweiche um und übernimmt selbst wieder die aktive Regelung und Steuerung der Chemieanlage. Den Reserverechner schaltet

er so wieder in den Reservezustand, von wo aus dieser, wie beschrieben, den Prozeßablauf verfolgt.

Ist der Reserverechner wieder zugeschaltet worden, geht er, nachdem er ein vollständiges Bild der Vorgänge in der Chemieanlage erhalten hat, in den Reservezustand, verfolgt das Geschehen in der Anlage und ist jederzeit bereit, die volle aktive Führung der ganzen Chemieanlage zu übernehmen, einschließlich aller Optimierungsrechnungen und der Registrierung, also auch der Funktionen, die bei den herkömmlichen Zweirechnersystemen bei Ausfall eines Rechners wegfallen, weil dort der eine in Funktion bleibende Rechner nur noch D. D. C.-Funktionen ausüben kann. Hierdurch ist mit relativ geringem Mehraufwand für die Rechner und für die Programmierungsarbeit ein wesentlich sicheres und immer optimal arbeitendes Rechnersystem geschaffen worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Heizmittelzufuhr in den Behältermantel so lange Patentansprüche: aufheizt, bis der zur Reaktionssolltemperatur gehörende Dampfdruck im Behälter erreicht ist, an-

1. Verfahren zur automatischen Steuerung und schließend die Heizmittelzufuhr drosselt, die Regelung von diskontinuierlichen chemischen 5 Kühlmittelzufuhr gleichzeitig so weit öffnet, daß Prozessen mit Hilfe von digitalen Prozeßrechnern, die Behältermanteltemperatur einen bestimmten dadurch gekennzeichnet, daß Vorzugs- Wert erhält, welcher um einen gewählten Betrag weise zwei gleiche, mit je einem Massen- und unter der Reaktionssolltemperatur liegt und, nachArbeitsspeicher ausgerüstete Rechner parallel be- dem die Temperatur im Innern des Behälters den trieben werden, über eine Datenflußweiche mit io Reaktionssollwert erreicht hat, diesen Wert durch der chemischen Anlage verbunden sind und jeder weitere Drosselung der Heizmittelzufuhr und entRechner das gleiche Arbeitsprogramm besitzt, sprechende Freigabe der Kühlmittelzufuhr konweiches entsprechend dem zu betreibenden ehe- stant hält, indem er, der Rechner, als Kaskadenmischen Verfahren in Arbeitsprogrammphasen regler wirkt.

gegliedert ist, die in ihrer Gesamtheit das Arbeits- 15

programm bilden, wobei der chemische Prozeß

in Verfahrensschritte aufgeteilt ist, mehrere Verfahrensschritte zu Verfahrensphasen so zusammengefaßt sind, daß sie dem Ablauf und den Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automa-Sicherheitsanforderungen des Prozesses gerecht 20 tischen Steuerung und Regelung diskontinuierlicher, werden und für das Arbeitsprogramm der Rech- chemischer Prozesse mit Hilfe digitaler Prozeßrechner geeignet sind, daß weiterhin wesentliche Ar- ner.

beitsschritte zu Beginn der Verfahrensphasen In der chemischen Verfahrenstechnik ist man seit stehen, jede dieser Verfahrensphasen ohne Scha- je her bestrebt, die Prozesse zu automatisieren. Anden für den chemischen Prozeß wiederholbar ist, 25 fänglich hat man möglichst viele Betriebsbedingungen die Summe aller Verfahrensphasen dem Arbeits- durch Regler auf den jeweils vorgegebenen Sollwerprogramm der Rechner entspricht, der eine Rech- ten gehalten. Die Regelkreise waren meist unabhänner (Arbeitsrechner) die Anlage aktiv steuert und gig voneinander und sollten sich auch möglichst nicht regelt, der andere (Reserverechner) von dem gegenseitig beeinflussen. Sie konnten folglich auch ersten alle Daten über den Prozeßablauf über- 30 nicht das Prozeßergebnis — das chemische Promittelt bekommt und beim Ausfall des Arbeits- dukt — analysieren und auf Grund der Analysenwerte rechners zur störungsfreien Weiterführung des den Prozeß optimieren, indem beispielsweise die Prozesses den Prozeß aktiv übernimmt, indem er Sollwerte in bestimmter Weise bei den entsprechendie letzte nicht vollständig abgearbeitete Arbeits- den Reglern automatisch geändert wurden. Hierzu programmphase und somit die ihr entsprechende 35 war immer noch das Bedienungspersonal in seiner Verfahrensphase von Beginn an wiederholt. unpräzisen und unsteten Arbeitsweise notwendig.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Um den unsicheren Faktor Mensch von seiner die kennzeichnet, daß der nach einem Ausfall wieder- Produktgüte bestimmenden Funktion im chemischen eingeschaltete Rechner den prozeßführenden Prozeßablauf — bei kontinuierlichen oder diskonti-Rechner abfragt, wodurch er ein vollständiges 40 nuierlichen Prozessen — zu entbinden, hat man in Bild der Prozeßabläufe erhält, und anschließend letzter Zeit elektronische Rechenanlagen — im foldiejenige Funktion übernimmt, die er vor dem genden kurz Rechner genannt —, besonders die nach Ausfall gehabt hatte, nämlich die des Reserve- dem Digitalsystem arbeitenden Prozeßrechner, eingerechners oder die des Arbeitsrechners. setzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch 45 Um den gesamten Aufgabenbereich möglichst gekennzeichnet, daß der zu einem Rechner ge- sicher bewältigen zu können, hat man verschiedenthörende Arbeitsspeicher für jeden Reaktionsbe- Hch zwei Rechner hintereinandergeschaltet, wobei halter einer chemischen Anlage, die aus mehreren ein Rechner zur direkten digitalen Regelung und parallel betriebenen Reihen unabhängig vonein- Steuerung (D. D. C. = Direct Digital Control) und ander arbeitender Reaktionsbehälter besteht, je 50 der zweite Rechner zu übergeordneten Aufgaben, wie einen Arbeitsbereich besitzt, diese Arbeitsbereiche Optimierung, Steuerung oder Datenverarbeitung hereinander gleich sind und unabhängig voneinander angezogen wird. Für die übergeordneten Aufgaben den Prozeßablauf in den ihnen zugeordneten Re- muß er mit mindestens einem Massenspeicher ausgeaktionsbehältern steuern und regeln. rüstet sein. Fällt der Optimierungsrechner aus, so

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch 55 wird die Anlage von dem D. D. C.-Rechner unbeeingekennzeichnet, daß die Rechner für jeden Re- flußt weitergefahren. Fällt dagegen der D. D. C. Rechaktionsbehälter und jede in diesem gefahrene ner aus, und das kann bei diesen komplizierten elek-Charge die wichtigsten ausgewählten Prozeßdaten tronischen Rechenanlagen alle 2000 bis 3000 Bein ihren Massenspeichern abspeichern und daß triebsstunden vorkommen, so muß der Optimierungsder aktive Rechner entweder nach Aufforderung 60 rechner die Regelung der Chemieanlage als D. D. C- oder in bestimmten zeitlichen Abständen diese Rechner übernehmen und damit seine eigenen AufDaten über Schreibwerke ausdruckt. gaben wesentlich oder gänzlich vernachlässigen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch Der Nachteil eines solchen Zweirechnersystems gekennzeichnet, daß zur Temperaturführung einer besteht also in der gegebenen Wahrscheinlichkeit, die exothermen Reaktion in flüssiger Phase mit einer 65 Optimierung und die Datenverarbeitung während der hohen Starttemperatur der aktive Rechner zum Prozeßführung vollständig oder zumindest zu wesent-Starten der chemischen Reaktion im jeweiligen liehen Teilen zu verlieren.

Reaktionsbehälter den Behälter durch Öffnen der Da bei den diskontinuierlichen Prozessen der über-