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Roman Teuffenbach

• Die zunehmend erschwerten wirtschaftlichen Bedingungen sowie der globale Konkurrenzdruck fordern in den unterschiedlichsten naturwissenschaftlichen Fachgebieten stetig effizientere Verfahren und kürzere Projekt-Durchlaufzeiten. Nicht zuletzt aus diesen Gründen steigt das Interesse an der Automatisierung von Prozessen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Automatisierung eines in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzten Prüfstands. Ziel ist, die im Forschungsbereich für Brennstoffzellen verwendete Kleinanlage so zu optimieren, dass diese für einen definierten Zeitraum ohne menschliche Eingriffe betrieben werden kann. Des Weiteren sollen die Einstellung von Prozessparametern und die Datenerfassung des Prüfstands benutzerfreundlich ermöglicht werden. Der Hauptfokus der vorliegenden Arbeit richtet sich auf den Bereich der elektrischen Messtechnik und die Entwicklung eines Prozessleitsystems. Die Auswahl der hierfür erforderlichen Sensoren wird durch die Untersuchung der für die Regelung des Prüfstands in Frage kommenden physikalischen Möglichkeiten und wirtschaftlichen Aspekte begründet. Eine optimierte Gesamtlösung inkludiert letztlich den Einsatz eines Mikrocomputers. Darüber hinaus wird für die erfolgreiche Projektumsetzung der verfahrenstechnische Prozess mittels Rohrleitungs- und Instrumenten-Schemata erfasst sowie ein auf fluid- und messtechnischen Überlegungen basierendes Konzept erstellt. Ein Prozessleitsystem hat die Hauptaufgaben Überwachen, Regeln, Steuern und Visualisieren relevanter Informationen. Die Programmierung dieses Systems erfolgt mit der Entwicklungsumgebung LabVIEW. Hierbei wird das dem angewandten Software-Engineering zu Grunde liegende Konzept erläutert und die für das Projekt wesentlichsten Teilgebiete, wie etwa das Datenmanagement, insbesondere erläutert. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Prüfstand für Versuche mit Brennstoffzellen, welcher durch die Auswahl von geeigneten Sensoren und einem neu entwickelten Prozessleitsystem autonom betrieben werden kann. Darüber hinaus werden auf Grund der erarbeiteten Resultate Empfehlungen für die weitere Optimierung ausgesprochen.
• Increasingly difficult economic conditions as well as the global competitive pressure require more efficient procedures and shorter project throughput times in the most diverse areas of natural sciences. For this reason, the interest in automated systems rises continuously. This thesis deals with the automation of a test bench used in chemical process engineering. The aim was to optimize the test engine, which is used in the research area for fuel cells, in order to be able to operate it for a defined period of time without human interaction. Furthermore, the setting of process parameters and the data acquisition of the test bench should be implemented in a user-friendly way. This thesis was mainly focused on electrical measurement technology as well as on the development of a process control system. For this purpose the selection of the required sensors was based on the physical possibilities and the economic aspects that are relevant for the control of the investigated engine. An optimized solution ultimately included the use of a microcomputer. Due to a successful project handling the chemical process was illustrated in a pipe- and instrumentation- diagram. Furthermore a concept, which was based on fluidand measurement technology considerations, was created. ‘The main tasks of a process control system are the monitoring, regulating, controlling and visualizing of relevant information. The needed system was programmed by using the LabVIEW application development environment. For a better understanding for the reader the concept, which represented the basis of the applied software engineering, was explained. Additionally, the most important sub-areas, which were of particular interest for this project, such as data management, were highlighted. The result of this thesis is a test bench for experiments with fuel cells, which can be operated autonomously by the selection of suitable sensors and a newly developed process control system. In addition, based on the obtained results, recommendations are made for further optimization.