DE10141557A1 - Verfahren zur Überwachung der Messung von Prozessgrößen bei wiederkehrenden Chargen-Prozessen - Google Patents
Verfahren zur Überwachung der Messung von Prozessgrößen bei wiederkehrenden Chargen-ProzessenInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur Überwachung der Messung von Prozessgrößen bei wiederkehrenden Chargen-Prozessen weist folgende Verfahrensschritte auf: DOLLAR A - Erfassung und Aufzeichnung eines den Chargen-Prozess repräsentierenden zeitlichen Soll-Verlaufs (S) mindestens einer Messgröße (M) während mindestens eines Durchlaufs des Chargen-Prozesses, DOLLAR A - Setzen eines Grenzwertfensters (F) um den Soll-Verlauf (S) der jeweiligen Messgröße (M), DOLLAR A - zeitliche Erfassung des aktuellen Messwertes (M¶W¶) der jeweiligen Messgröße (M) während nachfolgender Durchläufe des Chargen-Prozesses, DOLLAR A - Vergleichen des aktuellen Messwertes (M¶W¶) mit dem durch den Soll-Verlauf (S) und das Grenzwertfenster (F) definierten zulässigen Messwertbereich, und DOLLAR A - Generieren einer Warnung, falls der jeweils aktuelle Messwert (M¶W¶) außerhalb des jeweils zulässigen Messwertbereiches liegt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Messung von Prozessgrößen bei wiederkehrenden Chargen-Prozessen, insbesondere bei der pH-Messung, und eine entsprechende Messvorrichtung, bei der dieses Überwachungsverfahren implementiert ist.
- Im Hintergrund der Erfindung steht die in der Technik zunehmend geforderte Sicherheit chemischer Prozesse, die durch ausgefeiltere Überwachungsverfahren zu gewährleisten ist. Eine Möglichkeit zur Überwachung von Prozessen besteht in der schlichten Verfolgung von Prozessgrößen und einem entsprechenden Vergleich mit festen Sollwerten. Dies ist jedoch nur für relativ statisch ablaufende Prozesse ein vernünftiger Weg, um genügend Überwachungssicherheit zu erhalten. Ferner wird bei dieser Überwachungsstrategie das Wesen von Chargen-Prozessen, nämlich der Wiederholung bestimmter Prozessabläufe, nicht ausreichend berücksichtigt, wodurch ein erhebliches Maß an Überwachungssicherheit nicht ausgeschöpft wird.
- Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungsverfahren für die Messung von Prozessgrößen bei wiederkehrenden Chargen-Prozessen anzugeben, mit dem eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte wie folgt gelöst:
- - Erfassung und Aufzeichnung eines den Chargen-Prozess repräsentierenden zeitlichen Soll-Verlaufs mindestens einer Messgröße während mindestens eines Durchlaufs des Chargen-Prozesses,
- - Setzen eines Grenzwertfensters um den Soll-Verlauf der jeweiligen Messgröße,
- - zeitliche Erfassung des aktuellen Messwertes der jeweiligen Messgröße während nachfolgender Durchläufe des Chargen-Prozesses,
- - Vergleichen des aktuellen Messwertes mit dem durch den Soll- Verlauf und das Grenzwertfenster definierten zulässigen Messwertbereich, und
- - Generieren einer Warnung, falls der jeweils aktuelle Meßwert außerhalb des jeweils zulässigen Messwertbereiches liegt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren macht erkennbar von dem eingangs erwähnten Wesen von Chargen-Prozessen Gebrauch, indem praktisch als Vorgabe bei mindestens einem ordnungsgemäßen Durchlauf eines Chargen-Prozesses ein oder mehrere diesen repräsentierende Messgrößen zeitlich aufgezeichnet werden, wodurch der Soll-Verlauf des Chargen- Prozesses erfasst wird. Bei den nachfolgenden Durchläufen werden die entsprechenden aktuellen Messwerte mit dem Soll-Verlauf verglichen, wobei ein durch das Grenzwertfenster definiertes Maß einer Abweichung vom Soll-Verlauf erlaubt wird.
- Zur Implementierung des Überwachungsverfahrens auf Messgeräten, die in der Regel Mikroprozessor-gesteuert sind, wird die Erfassung des Soll- Verlaufs des oder der Messgrößen und der jeweiligen aktuellen Messwerte bei den nachfolgenden Durchläufen bevorzugt durch Abtasten in vorgebbaren Zeitintervallen durchgeführt.
- Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens sowie dessen Implementierung in einer Messvorrichtung für Prozessgrößen, insbesondere pH-Messvorrichtung, auf der Basis eines Mikroprozessor-gesteuerten Messgerätes, ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind schließlich der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
- Fig. 1 eine graphische Anzeige des zeitlichen Verlaufs einer pH-Messung bei einem ersten Durchlauf eines Chargen-Prozesses und
- Fig. 2 eine graphische Anzeige des zeitlichen Verlaufs eines nachfolgenden Durchlaufs des Chargen-Prozesses mit Grenzwertfenster.
- Wie aus Fig. 1 deutlich wird, wird bei einer pH-Messung eines chemischen Chargen-Prozesses der pH-Wert als relevante Messgröße vom Start des Chargen-Prozesses zum Zeitpunkt t0 bis zu dessen Ende zum Zeitpunkt t1 in seiner zeitlichen Abfolge mithilfe eines entsprechenden Mikroprozessor- gesteuerten pH-Messgeräts aufgezeichnet. Dies kann auch mit statistischen Mitteln vorgenommen werden, wie dies anhand des Zentralwerts MZ im folgenden noch näher erläutert wird. Es ergibt sich die Soll-Verlaufskurve S. Um diesen Soll-Verlauf wird danach ein Grenzwertfenster F gesetzt, das beispielsweise vom Bedienungspersonal in seiner Größe vorgegeben werden kann. Bei den nachfolgenden Durchläufen des Chargen-Prozesses wird dann wiederum zwischen Startzeitpunkt t0' und Prozess-Ende t1' der aktuelle pH-Wert zeitlich erfasst, wodurch sich die in Fig. 2 gezeigte Messkurve M ergibt.
- Die Erfassung und Aufzeichnung der aktuellen Messwerte erfolgt durch Abtasten in vorgebbaren Zeitintervallen, was in den beiden Diagrammen nicht in zeitlicher Auflösung dargestellt ist. Bei jedem abgetasteten Messwert MW der Messkurve M wird schließlich ein Vergleich angestellt, ob dieser Wert innerhalb des Grenzwertfensters F liegt, der einen zulässigen Messwertbereich definiert. Liegt der aktuelle Messwert MW außerhalb dieses zulässigen Messwertbereiches, so wird eine Warnung generiert, was bei dem in Fig. 2 gezeigten Verlauf zum Zeitpunkt tA der Fall ist.
- Neben der schlichten Vorgabe des Grenzwertfensters durch das Messpersonal kann dieses auch automatisch an die Prozessdynamik des Chargen- Prozesses wie folgt angepasst werden:
Detaillierter ausgeführt wird das Grenzwertfenster F durch einen Zentralwert MZ und eine Fensterbreite ΔFm um den Zentralwert MZ definiert. Der Zentralwert MZ wird durch eine Mittelwertbildung aus einer definierten Anzahl von vergangenen Messwerten MW nach der Beziehung
mit MZ: Zentralwert
MWi: vergangene Messwerte und
n: definierte Anzahl von vergangenen Messwerten
gebildet. - Die Anzahl n der zur Mittelwertbildung herangezogenen vergangenen Messwerte MW kann dabei aus der folgenden Beziehung ermittelt werden
mit K1: prozessabhängige Konstante
K2: Konstante zur Begrenzung der Maximalanzahl der vergangenen Messwerte
ΔMW: Messwert-Schwankungen während der Zeit Δt. - Die Anzahl n richtet sich also nach der Zeitkonstanten der prozessabhängigen, zeitlichen Messwertschwankungen ΔMW/Δt und ist umso kleiner, je größer der Betrag dieser Messwertschwankungen ist. Sofern keine Schwankungen vorliegen, bildet die Konstante K2 eine Obergrenze für die Anzahl n.
- Die Fensterbreite ΔFm des Grenzwertfensters schließlich wird nach der Beziehung
ΔFm = (MWmax-MWmin).K3 + K4
mit MWmax bzw. MWmin: maximaler bzw. minimaler Messwert MWi
K3: Sicherheitsfaktor und
K4: minimaler Sicherheitsabstand zum Zentralwert
bestimmt.
Claims (9)
1. Verfahren zur Überwachung der Messung von Prozessgrößen bei
wiederkehrenden Chargen-Prozessen, insbesondere bei der pH-Messung, mit
folgenden kennzeichnenden Verfahrensschritten:
- Erfassung und Aufzeichnung eines den Chargen-Prozess
repräsentierenden zeitlichen Soll-Verlaufs (S) mindestens einer Messgröße (M)
während mindestens eines Durchlaufs des Chargen-Prozesses,
- Setzen eines Grenzwertfensters (F) um den Soll-Verlauf (S) der
jeweiligen Messgröße (M),
- zeitliche Erfassung des aktuellen Messwertes (MW) der jeweiligen
Messgröße (M) während nachfolgender Durchläufe des Chargen-
Prozesses,
- Vergleichen des aktuellen Messwertes (MW) mit dem durch den Soll-
Verlauf (S) und das Grenzwertfenster (F) definierten zulässigen
Messwertbereich, und
- Generieren einer Warnung, falls der jeweils aktuelle Messwert (MW)
außerhalb des jeweils zulässigen Messwertbereiches liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Erfassung des Soll-Verlaufs (S) der Messgröße und des aktuellen Messwertes
(M) durch Abtasten in vorgebbaren Zeitintervallen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Erfassung und Aufzeichnung des Soll-Verlaufs (S) der Messgröße (M) in
Form einer Selbstlernfunktion erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die um den Soll-Verlauf (S) vorzugsweise symmetrische
Fensterbreite (ΔFm) des Grenzwertfensters (F) vorgebbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
eine Bildung des Grenzwertfensters (F) unter automatischer Anpassung
an die Prozessdynamik.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Grenzwertfenster (F) durch einen Zentralwert (M) und eine Fensterbreite
(ΔFm) um den Zentralwert (MZ) definiert ist, wobei der Zentralwert (MZ)
durch eine Mittelwertbildung aus einer definierten Anzahl von
vergangenen Messwerten (MW) der Messgröße (M) und die Fensterbreite (ΔFm)
durch eine skalierte Mittelwertbildung aus Maximal- und Minimalwerten
(MWmax, MWmin) der vergangenen Messwerte (MW) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der laufend erfasste Messwert (MW) und das Grenzwertfenster (F)
graphisch auf einer vorzugsweise laufenden Anzeige dargestellt werden.
8. Messvorrichtung für Prozessgrößen, insbesondere pH-Messvorrichtung,
auf der Basis eines Mikroprozessor-gesteuerten Messgerätes, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Überwachungsverfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis 7 in der Gerätesteuerung implementiert ist.
9. Messvorrichtung nach Anspruch 8 für den pH-Wert und die Temperatur
eines chemischen Chargenprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass als
primäre Messgröße der pH-Wert (pH) und als sekundäre Messgröße die
Temperatur des Prozesses mit dem Überwachungsverfahren überwacht
werden.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2001141557 DE10141557A1 (de) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | Verfahren zur Überwachung der Messung von Prozessgrößen bei wiederkehrenden Chargen-Prozessen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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